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锂离子电池故障时产生气体的机理及有哪些成分?1

 

 

 

    锂离子电池具有高电压、高容量、高能量密度、长寿命等优点,因此被应用于智能手机电池、电动汽车电池、家用蓄电池等。然而,近年来,由智能手机等锂离子电池引发的火灾事故急剧增加,锂离子电池的安全性(危险性)已得到人们的认识。随着物联网的进步,锂离子电池的重要性将会增加,锂离子电池的安全性也将变得更加重要。当发生异常情况时,例如锂离子电池着火时,电池会产生大量烟雾(气体)。这种气体的成分是什么?即使我吸入这样的气体也没有危害吗?

1、锂离子电池为什么会产生气体?机械因素触发时气体产生的原理
电动汽车电池中使用的锂离子电池起火或产生气体的原理(机理)如下:
典型的锂离子电池(锂聚合物电池(类似于锂电池,其中只有电解质是聚合物))采用钴酸锂为正极材料,石墨为负极材料,有机溶剂为负极材料。这些层压电池包括和带有金属罐外壳的方形电池。
锂离子电池产生气体的机理(原理)大致可分为机械因素触发的情况和电气因素触发的情况。气体产生的机制与导致点火的机制相似。首先,我们解释一下机械原因触发时气体产生的原理。如果电池受到机械因素,如强烈冲击或压力、被剪刀等尖锐物体卡住、跌落等,电池组件的隔膜可能会被撕裂,导致正负极之间短路。
当发生短路时,短路处流过很大的电流,从而产生大量的热量。然后,负极与电解液发生反应(从140℃左右开始),电解液本身发生分解反应,正极与电解液发生反应,由于释放出氧气而发生氧燃烧反应由于短路时的火花和正极晶体结构的崩解,各种放热反应相继发生。
在这些不同的反应过程中,会产生各种气体作为产物。下面将解释气体的成分。这里,钴酸锂用作一般锂离子电池的正极材料,当晶体结构塌陷时,会释放出氧气,引起更多的副反应并产生大量的气体。    
因此,当使用具有更高晶体结构和热稳定性的正极材料锰酸锂或具有更高晶体结构的磷酸铁锂时,存在反应在电解质蒸发的水平处停止的情况(a (在100℃以上发生反应),这样气体成分本身和产生的气体量就会减少,更加安全。
然而,即使采用上述材料,如果由于材料选择或结构导致电池散热较差,则存在产生大量气体的风险。
为了让一般用户避免锂离子电池因机械因素而起火,可以采取一些方法来审查管理方法,例如小心处理电池,不要使其受到强烈冲击,并妥善存放在箱子中。可以说,这是一个不会导致这种情况的解决方案

发布时间:2024/4/18 10:17:06 查看:110次

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