【正文】 當(dāng)溫度升高時(shí)，在隔膜熔化前進(jìn)行關(guān)閉，從而使內(nèi)阻上升至 2022 歐姆，讓內(nèi)部反應(yīng)停止下來(lái)。 附： 鋰離子電池的安全性問(wèn)題 如何解決大容量鋰電池的安全性問(wèn)題 鋰離子電池的安全性問(wèn)題，并不是外圍問(wèn)題，而是一個(gè)基于材料技術(shù)的本質(zhì)問(wèn)題。 產(chǎn)生大電流 ：外部短路，內(nèi)部短路將產(chǎn)生幾百安培的過(guò)大電流 。 電解質(zhì)材料 4 鋰離子電池材料 電解質(zhì)材料 — 非水有機(jī)溶劑電解質(zhì) 基本要求 高度的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性 ：不能選用含有活潑氫原子的有機(jī)溶劑； 高電導(dǎo)率 ：有機(jī)溶劑應(yīng)具有能夠溶解足量電解質(zhì)鹽并保證離子快速遷移的能力，這樣，只能選用具有較高介電常數(shù) 及 較小粘度 的有機(jī)溶劑。 4 鋰離子電池材料 （ 1） 水 ：水對(duì)許多離子具有很強(qiáng)的溶解能力。目前以磷酸鐵鋰作為正極材料的產(chǎn)業(yè)化情況并不樂(lè)觀。實(shí)驗(yàn)室報(bào)道可以達(dá)到 160mAh/g以上的比容量。所有原料都無(wú)毒。 北京奧運(yùn)大巴 鋰離子電池正極材料 —— LiFePO4 4 鋰離子電池材料 磷酸鐵鋰的優(yōu)點(diǎn) 安全。鋰離子電池自問(wèn)世以來(lái)一直以鈷酸鋰、錳酸鋰正極材料為主導(dǎo)，鈷酸鋰及錳酸鋰材料由于自身安全性差，循環(huán)壽命短、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，都不能真正適用鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)需要。 ，這是作為二次鋰離子電池正極材料使用的理論基礎(chǔ)。 缺點(diǎn) 合成條件苛刻，合成條件的微小變化會(huì)導(dǎo)致非化學(xué)計(jì)量的 LixNiO2生成，其結(jié)構(gòu)中鋰離子和鎳離于呈無(wú)序分布，影響電池性能； 應(yīng)用中脫鋰后的產(chǎn)物分解溫度低，分解產(chǎn)生大量的熱量和 氧氣，造成鋰離子電池過(guò)充電時(shí)易發(fā)生爆炸、燃燒； 首次充放電的不可逆容量較大，生成 NiO2非活性區(qū)。 Li+從八面體的一個(gè)位置向另一個(gè)位置移動(dòng)，是借助于晶格振動(dòng)和氧離子擺動(dòng)。主要是無(wú)定形錫基復(fù)合氧化物，容量高，但不可逆容量損失不可避免。 一個(gè)容量為 2Ah的電池以 20小時(shí)率 (或 ，或 )放電，則 I＝ 100 mA。 低溫?zé)峤馓康目赡嫒萘吭?400mAh/g— 900mAh/g之間 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池負(fù)極材料 —— 碳負(fù)極材料 不 可 逆 容 量 損 失 不可逆容量損失 ：在充放電過(guò)程中，電極的充放電效率低于 100％，即放電的電化學(xué)容量低于充電，損失的部分被稱為不可逆容量損失。 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池負(fù)極材料 —— 碳負(fù)極材料 優(yōu)點(diǎn) 電池的安全性大大提高； 在充放電過(guò)程中不會(huì)形成鋰枝晶，避免了電池內(nèi)部短路，大大延長(zhǎng)了電池的壽命； 充放電可逆性好； 容量大； 放電平臺(tái)低。 優(yōu)點(diǎn)：比容量高 缺點(diǎn)：安全性差，循環(huán)性差 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池負(fù)極材料 —— 合金類負(fù)極材料 優(yōu)點(diǎn) ：避免了枝晶的生長(zhǎng)，提高了安全性。 安全閥 正溫度系數(shù)的電阻元件 卷邊壓縮密封 鋰離子電池的結(jié)構(gòu) 2 鋰離子電池的原理和特性 現(xiàn)今最普遍的液態(tài)鋰離子電池形態(tài)， 廣泛的應(yīng)用在各個(gè)移動(dòng)電子設(shè)備的電池組里面，特別是手機(jī)電池。 2 鋰離子電池的原理和特性 負(fù)極材料 做為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括 SnO、SnO錫復(fù)合氧化物 SnBxPyOz(x=～ ， y=～ ，z=(2 ＋ 3x＋ 5y)/2)等。 1 ℃ 130 ℃ 60 min 不爆炸、不燃燒 2022 科技部 863 電動(dòng)車蓄電池 按標(biāo)準(zhǔn)充滿電后 5 177。 5℃ 用導(dǎo)線連接正負(fù)極 Ω 直至溫度下降接近環(huán)境溫度 不爆炸、不燃燒，外殼溫度不得高于 150℃ 2 鋰離子電池的原理和特性 鋰離子電池的安全評(píng)估 針 刺 試 驗(yàn) 用鐵針垂直穿透電池，持續(xù)形成內(nèi)部短路 前提 環(huán)境溫度 鋼釘 試驗(yàn)過(guò)程 時(shí)間要求 結(jié)果要求 軍工 按標(biāo)準(zhǔn)充滿電后 20℃ 177。 5℃ 3C 5 A 上限電壓 10V ， 溫度下降峰值 10 ℃ 后結(jié)束實(shí)驗(yàn) 不爆炸、不燃燒 UL 標(biāo)準(zhǔn) 按標(biāo)準(zhǔn)充滿電后 20℃ 177。 5mA ，停止充電；擱置 － 1h ，然后以 1C5A 電流恒流放電至終止電壓 ，擱置 ~1h ，再進(jìn)行下一個(gè)充放電循環(huán)。 2 鋰離子電池的原理和特性 鋰離子電池的低溫特性 電池充電結(jié)束后，將電池放入 10177。 快速充電 ：在環(huán)境溫度 20177。這樣電池的壽命應(yīng)在 4年。這時(shí)應(yīng)以。因?yàn)殇囯x子電池對(duì)溫度、過(guò)壓、過(guò)流及過(guò)放電很敏感，所以所有的電池內(nèi)部均集成了熱敏電阻（監(jiān)控充電溫度）及防過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)放電保護(hù)電路。充電時(shí)，正極中的鋰離子從 LiCoO2層狀結(jié)構(gòu)中脫出， Co元素的化合價(jià)由＋ Ⅲ 升高到＋ Ⅳ ，正極材料發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)鋰離子經(jīng)過(guò)電解液遷移到電池的負(fù)極，在負(fù)極碳材料的層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)和碳化合生成 LiCX。一般正極使用 LiCoO2，負(fù)極使用各種碳材料如石墨，同時(shí)使用鋁、銅做集流體。電池充電時(shí)，負(fù)極的鋰離子向正極移動(dòng)，電池在使用過(guò)程中，鋰離子又回到負(fù)極以提供能量。鋰離子電池是一種理想的可移動(dòng)電源，具有體積小，重量輕，放電電壓高，比能量大等優(yōu)點(diǎn)。 鋰離子電池 ：分別用二個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。 一般認(rèn)為，鋰離子電池起火爆炸是由于其 內(nèi)部化學(xué)原理 和 成 分導(dǎo)致的。在最近導(dǎo)致眾多大廠筆記本電腦過(guò)熱和起火的 SONY鋰電池中，正是因?yàn)樵陔姵刂圃爝^(guò)程中混入了過(guò)多的金屬顆粒，容易在電池使用過(guò)程中發(fā)生短路、產(chǎn)生火花?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，聚合物鋰離子電池被譽(yù)為下一代鋰離子電池。如果鋰離子電池在使用過(guò)程中電壓已降到 還繼續(xù)使用，則稱為過(guò)放電，對(duì)電池有損害。這時(shí)應(yīng)以恒定的大電流充電。恒壓充電階段要求電壓控制精度為 1%。熱量直接疊加在了電池上，使電池溫度過(guò)高，這對(duì)電池有很大損害。放電時(shí)間不小于 54 分鐘。 2 鋰離子電池的原理和特性 鋰離子電池的溫度特性 放電平臺(tái)電壓有明顯下降，但放電容量相差不大。 5 ℃ 5A 直至保護(hù)電路起作用 無(wú) 不爆炸、不燃燒 輕工標(biāo)準(zhǔn) QB/T25022022 完全放電態(tài)的電池 20℃ 177。 5℃ 用導(dǎo)線連接正負(fù)極 ≤ 10m Ω 10min 不漏液、不爆炸或燃燒 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 182872022 按標(biāo)準(zhǔn)充滿電后 20℃ 177。 前提 升溫速率 上限溫度 時(shí)間要求 結(jié)果要求 軍工 按標(biāo)準(zhǔn)充滿電后 電池組在溫度（ 40 ℃ 177。 2℃ 150 ℃ 177。 鋰離子電池的結(jié)構(gòu) 外殼采用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電的功能。 方形鋰離子二次電池的命名 ：用三個(gè)字母和 6位數(shù)字來(lái)表示，前兩個(gè)字母表示鋰離子電池 (LI)，后一個(gè)字母表示方形 (S)，前兩位數(shù)字表示以 mm為單位的最大厚度，中間兩位數(shù)字表示以 mm為單位的寬度，后兩位數(shù)字以 mm為單位的最大高度，如 LIS043048即表示厚度為 4mm，寬 30mm，高48mm的方形鋰離子電池。 含 鋰 合 金 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池負(fù)極材料 —— 合金類負(fù)極材料 非 鋰 合 金 主要材料 納米級(jí) (大于 100 nm)的 Sn及 SnSb、 SnAg金屬間化合物（電沉積的方法）； （化學(xué)沉積法）； SnFe／ SnFeC復(fù)合材料體系； CuSn5合金； 納米硅基復(fù)合材料。 石墨類碳的充電機(jī)理 是鋰離子可逆地嵌入石墨層間，嵌入量一般不應(yīng)超過(guò) LiC6，相應(yīng)電化學(xué)容量為372mAh/g。石墨的電極電位從 (相對(duì)于 Li+/Li)之間變化，是比較合適的負(fù)極材料。 影響因素 ：電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性。 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池正極材料電極電位 鋰離子電池正極材料 作為電極材料參與電化學(xué)反應(yīng)； 作為鋰離子源。 比較成熟的方法是鈷的碳酸鹽、堿式碳酸鹽或鈷的氧化物等與碳酸鋰在高溫下固相合成。 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池正極材料 —— LiMn2O4 晶 體 結(jié) 構(gòu) 其結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)單描述為 8個(gè)四面體 8a位置由鋰離子占據(jù)， 16個(gè)八面體位置 (16d)由錳離子占據(jù)， 16d位置的錳是 Mn3+和 Mn4+按 1:1比例占據(jù)，八面體的 16c位置全部空位，氧離子占據(jù)八面體 32e位置。 JohnTeller效應(yīng)（畸變） 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池正極材料 —— LiMn2O4 電化學(xué)性能 A：貧鋰相 B：富鋰相 V x= V V 鋰離子隨機(jī)嵌入 引起 JohnTeller效應(yīng) 4 鋰離子電池材料 鋰離子電池正極材料 —— LiMn2O4 電化學(xué)性能 鋰錳比 ℃ 燒成后淬火 結(jié)論 ：增加鋰錳比，使少量的鋰離子在材料合成過(guò)程中進(jìn)入 16d八面體Mn位，可提高錳的平均價(jià)態(tài)．高電壓下不出現(xiàn)兩相，減少 Jahn—Teller效應(yīng)，從而改善穩(wěn)定性。 工作電壓范圍： ～ ，平臺(tái)約 ，比鈷酸鋰電池 。這點(diǎn)是最大的優(yōu)點(diǎn)，在所有知道的材料中，也是最好的。這個(gè)問(wèn)題是其最關(guān)鍵的問(wèn)題。這一缺點(diǎn)在動(dòng)力電池方面不會(huì)突出。 目前不少研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的碳熱還原法、共沉淀法、水熱法、噴霧熱分解法等。 電解質(zhì)材料 4 鋰離子電池材料 （ 3） 熔融無(wú)機(jī)鹽 ： 優(yōu)點(diǎn) ：高電導(dǎo)率、高電壓； 缺點(diǎn) ：僅能在高溫下工作。 常用的鋰鹽有 LiClO LiBF LiPF LiCF3SO3等。 附： 鋰離子電池的安全性問(wèn)題 鋰電池為什么有安全性問(wèn)題 聚合物電池是否會(huì)有安全性問(wèn)題 ：聚合物電池與鋰離子電池的區(qū)別在于電解液為膠狀、半固態(tài)，鋰離子電池電解液為液態(tài)。 附： 鋰離子電池的安全性問(wèn)題 如何解決大容量鋰電池的安全性問(wèn)題