浅析影响锂离子电池安全性的主要因素
锂离子电池安全性研究及影响因素分析
锂离子电池安全性研究及影响因素分析一、本文概述随着科技的快速发展和全球能源结构的逐步转型，锂离子电池作为一种高效、环保的能源存储技术，已经广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、航空航天、储能电站等多个领域。
然而，随着锂离子电池应用范围的扩大，其安全性问题也日益凸显。
电池热失控、燃烧甚至爆炸等安全事故不仅会造成巨大的财产损失，还可能威胁到人们的生命安全。
因此，对锂离子电池的安全性进行深入研究和影响因素分析，对于保障其安全应用具有重要意义。
本文旨在全面综述锂离子电池安全性的研究现状，分析影响电池安全性的主要因素，包括电池材料、制造工艺、使用条件等，并探讨提高锂离子电池安全性的有效方法和未来发展方向。
通过本文的阐述，希望能够为锂离子电池的安全应用提供理论支撑和实践指导，促进锂离子电池技术的健康、可持续发展。
二、锂离子电池的基本原理与结构锂离子电池，作为现代电化学储能技术的核心，其基本原理和结构是理解其安全性和性能的关键。
锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间移动实现能量存储和释放的二次电池。
其结构主要由正极、负极、隔膜和电解液四个部分组成。
正极是锂离子电池的重要组成部分，通常采用具有高嵌脱锂电位的材料，如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。
正极材料的性能直接影响电池的能量密度和安全性。
负极材料则通常采用具有低嵌脱锂电位的碳材料，如石墨、硅碳复合材料等。
负极的主要作用是储存和释放锂离子，其结构和性能对电池的循环寿命和安全性具有重要影响。
隔膜位于正负极之间，是防止电池内部短路的关键组件。
隔膜通常由聚烯烃等多孔材料制成，具有良好的离子通透性和机械强度。
电解液则是锂离子电池中的重要组成部分，通常由有机溶剂和锂盐组成，其主要作用是传导锂离子，实现正负极之间的电荷转移。
锂离子电池的工作原理是在充放电过程中，锂离子在正负极之间移动，实现化学能与电能之间的转换。
充电时，锂离子从正极脱嵌，穿过隔膜，嵌入负极；放电时，锂离子从负极脱嵌，穿过隔膜，嵌入正极。
影响锂离子电池安全性的因素
（中国科学院上海微系统与信息技术研究所能源室， 上海 # ） $ $ $ = $
摘要： 锂离子电池的安全性一直是锂离子电池， 特别是大型锂离子电池研制、 生产、 使用中的关
键性问题， 通过对锂离子电池的材料、 制造工艺以及使用条件等方面的探讨， 分析影响锂离子二次 电池安全性的各种因素3
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影响锂离子电池安全性的因素
D 8 、 动力源3 锂离子二次电池以其高比能量 （ ・ 高电压 （单体电池 " 、 体积 8 $ $ ! 8 " $A B C 3 90） 7 ）
小、 重量轻、 安全性好等优点， 近十年来获得了巨大的发展， 已成为通讯类电子产品的主要能源 之一3 目前， 国内外一些研究单位和生产厂家已开始研究和生产高容量的大型锂离子电池及其 电池组， 为电动车、 航空航天器、 大中型通讯装置提供动力3 虽然， 锂离子二次电池的安全性相 对于金属锂二次电池有了很大的提高， 但仍存在着许多隐患， 譬如： 由于电池的比能量高， 且电 解液大多为有机易燃物等， 当电池热量产生速度大于散热速度时， 就有可能出现安全性问
收稿日期： ， 修订日期： # $ $ 8 : 8 $ : 8 > # $ $ # : $ ; : $ = 胡广侠， ： ； ： ! 通讯联系人： ( G 2 $ # 8 : 9 # = 8 8 $ < $ : ! > " $ % L J F J N 3 N H 7
锂离子电池安全影响因素
锂离子电池安全影响因素随着信息技术和生活方式的快速发展，越来越多的电子设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑以及智能家居设备，都采用了锂离子电池作为其主要电源。
而锂离子电池的高能量密度和轻量化特性则让其成为全球电动汽车、无人机等电动设备的主要电源。
然而，随着锂离子电池的广泛应用，安全问题也逐渐浮现出来。
本文将探讨锂离子电池的安全影响因素，旨在提高公众对锂离子电池安全问题的认识和关注。
1. 过充或过放锂离子电池充电时，电解质中的锂离子会从正极向负极运动，电池就会储存电能。
在充电过程中，如果对电池进行过充，则容易造成正极泄露出锂离子，导致电解质热分解或甚至燃烧爆炸。
相反，如果电池过放，也会对电池的安全性造成影响，因为过度放电会导致电池的正极失去稳定性，从而产生膨胀或爆裂的现象。
因此，对锂离子电池进行合理的充放电控制，是确保电池安全的重要手段之一。
2. 外力损伤锂离子电池的电解质通常是液态或凝胶态，而且大部分电池都是由多个电芯组成的。
如果发生外界的碰撞、挤压、切割等损伤，就可能会对电芯、电解质和隔膜等部分造成损坏，这些损伤都可能会导致电解质泄漏，进一步导致电池过热、燃烧或爆炸。
因此，保护电池外壳、避免外力损伤，对于锂离子电池的安全性至关重要。
3. 温度温度对锂离子电池的安全性有着非常重要的影响。
在高温环境中，电池内部会因为过热而释放出气体，这些气体可能会引起外壳膨胀、内部压力增加等问题，甚至可能引发燃烧或爆炸。
而在低温环境中，电池内部的活性物质会凝固，引起电池内部“金属锂枝晶”现象，进而可能短路或引发电池内的热不均匀现象。
因此，在实际使用过程中，需要根据锂离子电池的温度特性，在充电、放电、储存等不同状态下，对电池进行合理的温度控制。
4. 等电位环等电位环是指，当电池单体在充放电过程中，电压达到一定值后，会形成一个“平台”或“台阶”，这个平台实际上是电极的化学反应过程的过程中间态。
如果电池的质量、制造工艺或使用环境等方面存在问题，就可能产生等电位环劣化或失效的情况，进而会引发电池的老化、过放或过充，从而影响电池的安全性。
影响锂离子电池的因素
影响锂离子电池的因素锂离子电池是一种常见的可充电电池，广泛应用于移动设备、电动车辆和储能系统等领域。
影响锂离子电池性能的因素主要包括电极材料、电解质、内阻、充放电速率、温度等。
以下将一一介绍这些因素。
首先，电极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一、锂离子电池的正负极通常采用碳材料（如石墨）和过渡金属氧化物（如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等）作为活性材料。
不同的电极材料具有不同的理论容量和倍率性能，对电池的能量密度、功率密度和循环寿命等性能有重要影响。
其次，电解质也是影响锂离子电池性能的重要因素之一、电解质主要包括有机溶剂和盐类溶液，用于促进锂离子在电解质中的传输。
合适的电解质选择能够提高电池的离子传输速率、电池的循环寿命和安全性能。
第三，内阻是锂离子电池性能的另一个重要因素。
内阻主要由电极材料、电解质和电极/电解质界面的电荷传输过程引起。
内阻越小，电池的功率密度越高，且充放电效率越高。
第四，充放电速率是影响锂离子电池性能的因素之一、锂离子电池的充放电速率可以影响电池的能量密度和循环寿命。
较高的充放电速率可能导致电池内部反应速率的不稳定，从而降低电池的容量和寿命。
最后，温度是影响锂离子电池性能的重要因素之一、温度对电池的循环寿命、放电容量和充电速率等性能都有显著影响。
过高的温度可能导致电池内部的电解液蒸发和电解质分解，从而降低电池的性能和安全性。
除了以上提到的因素外，还有其他一些因素可以影响锂离子电池的性能，如循环次数、压力、统计变异等。
锂离子电池是一种复杂的系统，各种因素相互作用，需要综合考虑才能获得最佳的性能。
因此，对锂离子电池性能影响因素的深入研究和优化设计对于提高电池性能和延长电池寿命具有重要意义。
影响锂电池安全因素
影响锂电池安全因素锂离子电池是目前非常流行的可充电电池，在许多设备中得到了广泛应用，例如智能手机、笔记本电脑、电子书阅读器等。
然而，锂电池的安全性一直是广泛讨论的话题。
下面是影响锂电池安全因素的一些因素：1. 温度锂电池的正常工作温度为0℃至45℃，过低或过高的温度都会对其安全性产生影响。
当锂电池处于高温环境中时，其内部化学反应会变得更加活跃，从而增加了发生热失控的风险。
此外，当锂电池被暴露在极端低温下时，其电化学反应速率会显著降低，如果电池受到外部冲击或压力，可能会导致内部损坏以及电池内部的热能释放。
2. 过充与过放过充和过放是导致电池热失控和爆炸的主要原因之一。
当锂电池被充电过度时，其内部化学反应会异常激烈，从而导致电池温度升高，进而引发一系列化学反应，加速电池充放电循环过程中的材料退化，会损坏硬件以及缩短电池的寿命。
过放电池也会导致一系列问题，包括短路、卸电过度和内部化学反应热能释放，这些问题都会导致电池的快速退化。
3. 机械损坏锂离子电池非常脆弱，容易受到物理损害，例如压扁、撞击、弯曲和穿透。
机械损坏会导致电池内部部件短路，从而引发热失控和爆炸的风险。
4. 生产质量锂电池的质量是关键因素之一，包括电池制造过程的质量、原料的质量以及电池的设计。
如果电池生产质量差，会导致电池内部物质反应不均匀，使电池无法稳定工作，进而增加热失控和爆炸风险。
5. 劣质充电器使用劣质的充电器充电可以导致电池内部电化学反应不稳定，从而增加内部反应以及热失控风险，甚至可能导致爆炸和火灾。
这是因为劣质充电器的输出电压和电流可能不稳定或过高，在充电过程中没有正确地监测和控制电池的电压和电流，导致电池的过充或过放。
综上所述，锂电池的安全性是由多种因素共同决定的，包括生产质量、机械损坏、使用过程中的温度控制、充电和放电的控制等因素，目前需要在全球范围内开展更多的研究以提高锂电池的安全性。
对锂离子动力电池安全性能影响因素的梳理总结
对锂离子动力电池安全性能影响因素的梳理总结影响动力电池安全性能的因素贯穿了一个动力电池从电芯选材到使用终结的生命周期的始终，因此原因复杂多样层次丰富。
电芯材料本身，电芯的制造过程，电池集成中关于BMS(电池管理系统)和安全性方面的设计和使用工况都是锂离子电池安全性表现的影响因素。
在这些环节中，出现制造误差和滥用工况是无论如何也难以避免的，所以在这个现实条件下，对电池发生热失控的预案设计就显得尤其重要。
本文通过对锂离子动力电池安全性能影响因素的梳理总结，以期为其在高能量/高功率领域的应用和研究提供可靠的依据。
1. 前言锂离子电池因为其具备高能量密度，高功率密度和长使用寿命的特点，在化学储能器件中脱颖而出，现在在便携式电子产品领域已经技术成熟广泛应用了，如今在国家的政策支持下，在电动车领域和大规模储能领域的需求量也呈爆发式的增长。
锂离子电池在通常情况下是安全的，但是，时有安全性事故的报道呈现在公众面前。
比较著名的有近几年的波音公司737 和B787飞机电池着火，比亚迪电动车起火，特斯拉MODEL S起火…这些锂离子电池安全性事故进入公众视野的最早时间可以追溯到4、5年以前。
发展到现在，安全性仍然是制约锂离子电池在高能量/高功率领域应用的关键性因素。
热失控不仅是发生安全性问题的本质原因，也是制约锂离子电池性能表现的短板之一。
锂离子电池的潜在安全性问题很大程度上影响了消费者的信心。
虽然人们一直期待BMS 能够准确地监控安全状况（SOS）并能预测和阻止一些故障的发生, 但是，由于热失控的情况复杂多样，很难由一种技术系统保障其生命周期中所面临的所有安全状况，所以，对其引发原因的分析和研究对一个安全可靠的锂离子电池来说仍然是必要的。
2. 电芯材料的选择锂离子电池的内部组成主要为正极｜电解质｜隔膜｜电解质｜负极，在此基础上再进行极。
锂离子电池的安全性能研究
锂离子电池的安全性能研究锂离子电池是目前最为广泛使用的电池类型之一，其具有高能密度、长寿命、轻量化等优点，在移动设备、电动汽车等领域得到了广泛的应用。
但是，随着电池的规模化应用，安全问题也逐渐凸显。
锂离子电池的安全性是指电池在正常使用、充电、放电等工况下，不会发生过放电、短路、内短路、过充等异常情况，从而保证用户的人身财产安全。
锂离子电池安全问题的出现主要与其结构参数、材料特性、制造工艺、使用环境等多因素有关。
一、锂离子电池的结构参数对安全性的影响锂离子电池的结构包括正、负电极、电解液和隔膜等，其中正、负电极之间的隔膜和电解液起到隔离和导电作用。
如果隔膜厚度不足、电解液中的溶剂不稳定、阳极和阴极材料容易发生自燃等，都会对电池的安全性产生不利影响。
例如，三星Note 7爆炸事件，就与电池正极铝箔厚度不足、隔膜过短等结构参数问题有关，导致电解液和正负极短路，电池发生过热、失控、燃烧，造成用户的财产损失和安全隐患。
因此，电池的结构设计和参数选择需要根据不同应用场景和使用环境综合考虑，做好相关的模拟、测试和改进措施，提高电池的稳定性和可靠性。
二、锂离子电池材料特性对安全性的影响锂离子电池材料是指电极材料、电解液、隔膜等，直接决定了电池的性能和安全性。
如果电极材料具有较大的电池容量和充放电效率，但不具有稳定性和耐高温性，电解液溶剂挥发速度太快或者隔膜材料性能不佳，都可能导致电池的性能下降和安全问题的出现。
例如，宁德时代电池的磷酸铁锂正极材料和三元材料相比，具有更高的安全性、稳定性和环保性，但磷酸铁锂材料的容量密度相对较低，需要进行多次充放电才能满足电池的使用要求。
因此，电池材料的合理选择和优化，是保证电池安全性和稳定性的关键，需要通过材料学、化学和物理等多学科交叉研究，不断推动新材料的开发和应用。
三、锂离子电池制造工艺对安全性的影响电池的制造工艺涉及到材料配方、工艺流程、生产设备等多个环节，任何一个环节出现问题都可能导致电池的安全性问题。
锂离子电池的安全性研究及影响因素分析
技术应用与研究2018·0336Chenmical Intermediate当代化工研究锂离子电池的安全性研究及影响因素分析＊黄 贇（中山天贸电池有限公司 广东 528467）摘要：锂离子电池是一种可靠的能源，在电子消费品、电动汽车以及能源储存领域有着广泛的应用前景，然而由于离子电池的热稳定性引起的安全问题是制约其应用领域扩展的主要因素。
本文从锂离子电池的外部因素及各材料的热稳定性，分析锂离子电池的安全因素及关键问题，并提出了相应的改善措施。
关键词：锂离子电池；安全问题；安全因素；改善中图分类号：T 文献标识码：AStudy on Security of Lithium-ion Battery and Analysis of Influencing FactorsHuang Yun(Zhongshan Tianmao Battery CO., LTD., Guangdong, 528467)Abstract ：Lithium - ion battery is a reliable energy source, which has a wide application prospect. However, the security issues caused by thethermal stability of ion batteries are the main factors that restrict the expansion of their applications. This paper analyzed the security factors and key problems of lithium ion batteries from the external factors of lithium ion batteries and the thermal stability of various materials, and put forward the corresponding improvement measures.Key words ：lithium ion battery ；security issues ；security factors ；improve锂离子电池相比于其他电池，具有能量密度高，输出电压大等优点，循环寿命长和环境友好同样也是锂离子电池能广泛应用的必要条件。
锂离子电池安全性及影响因素分析
03
定期进行电池安全检查，排 除安全隐患
02
建立预警机制，及时发现异 常情况
04
提高电池管理系统的智能化 水平，实现自动安全控制
谢谢
安全防护措施
1
电池管理系统（BMS）：实时监控电池状态，防止过充、过放、过热等异常情况
2
热管理系统（TMS）：控制电池温度，防止高温导致电池热失控
3
安全阀：释放电池内部压力，防止爆炸
4
绝缘材料：防止电池短路，提高电池安全性能
5
电池外壳：保护电池内部结构，防止外部冲击破坏电池
6
安全认证：通过国际安全认证，确保电池安全性能达标
02
改进电解液配方： 选择具有高稳定 性、低易燃性的 电解液配方，如 添加阻燃剂、抗 氧化剂等
03
优化电池结构： 采用具有高安全 性能的电池结构， 如叠层式、卷绕 式等
04
提高生产工艺： 采用自动化、智 能化的生产工艺， 提高生产效率和 电池质量
加强安全监测
01
实时监测电池温度、电压、 电流等参数
力等参数控制对电池安全性有重要影响
03
电池设计：电池结构、电极布局、电解液
注入量等设计对电池安全性有重要影响
04
质量控制：生产过程中的质量控制对电池
安全性有重要影响，如杂质、缺陷等
使用环境
01
温度：高温或低温 都可能影响电池的
安全性
02
湿度：过高的湿度 可能导致电池短路
或腐蚀
03
压力：过大的压力 可能导致电池变形
影响锂离子电池安全 性的因素
电池材料
正极材料：影 响电池的容量 和循环寿命
01
04
隔膜：影响电 池的安全性和 充放电效率
锂离子电池安全性关键因素
锂离子电池安全性关键因素锂离子电池安全性关键因素锂离子电池是一种常见的电池类型，广泛应用于移动设备、电动车辆和储能系统等领域。
然而，锂离子电池也存在着安全隐患，如过热、短路和电池泄漏等问题。
因此，确保锂离子电池的安全性至关重要。
下面将逐步介绍锂离子电池安全性的关键因素。
第一步：材料选择锂离子电池的材料选择对其安全性至关重要。
正极材料通常使用氧化钴、氧化镍、氧化锰等，而负极材料则采用石墨或石墨烯。
选择高质量、高稳定性的材料可以降低电池的过热和短路风险。
第二步：电解液配方电解液是锂离子电池中的重要组成部分，同时也是电池安全性的关键因素之一。
优质的电解液应具有较高的导电性和稳定性，同时还要具备一定的耐温性。
合理选择和配方电解液可以减少电池泄漏、过热和爆炸的风险。
第三步：隔膜设计隔膜是电池中阻止正负极直接接触的重要屏障，对于电池的安全性至关重要。
优质的隔膜应具备良好的离子传导性和热稳定性，以减少短路和过热的风险。
第四步：电池封装电池封装是保证锂离子电池安全性的另一个关键因素。
封装应具备良好的耐高温性和耐压性，以防止电池在异常情况下发生泄漏和爆炸。
合理设计和选择封装材料和结构可以有效提高电池的安全性能。
第五步：电池管理系统电池管理系统（BMS）对于锂离子电池的安全性至关重要。
BMS可以实时监测电池的温度、电流和电压等参数，同时也可以控制电池的充放电过程。
通过合理设置BMS的保护机制，可以及时发现和处理电池异常情况，减少安全事故的发生。
综上所述，锂离子电池的安全性是一个多方面的问题，需要从材料选择、电解液配方、隔膜设计、电池封装和电池管理系统等方面进行综合考虑和优化。
只有在各个环节都严格控制和把关，才能确保锂离子电池的安全可靠运行。
锂离子电池性能及安全性能影响研究
电池管理系统
电池管理系统是锂离 子电池性能和安全性 能的关键因素之一。
01
电池管理系统的优劣 直接影响到锂离子电 池的性能和安全性能。
03
02
04
电池管理系统的主要功 能包括：电池状态监测、 电池均衡、电池保护、 电池热管理等。
电池管理系统的设计和 优化对于提高锂离子电 池的性能和安全性能具 有重要意义。
目录
01. 锂离子电池性能 02. 锂离子电池安全性能 03. 影响因素 04. 研究方法
电池容量
01
电池容量是衡量电池性能的重要指标
02
电池容量越大，可存储的能量越多，续航时间越长
03
电池容量受电池材料、结构、制造工艺等因素影响
04
提高电池容量是提高电池性能的重要途径之一
充放电速度
锂离子电池的 充放电速度主 要取决于电池 的容量和电压
1
2
锂离子电池性能 受多种因素影响， 包括材料、结构、 工艺等。
安全性能是锂离 子电池应用的关 键，需要重视电 池热失控、短路 等问题。
3
研究方法应结合 实验、模拟、数 据分析等多种手 段，以提高研究 结果的可靠性和 有效性。
4
建议加强锂离子 电池性能和安全 性能的研究，为 电池技术的发展 提供有力支持。
06
粘结剂：影响电池的机 械性能和安全性
制造工艺
材料选择：正负极 材料、电解液、隔 膜等材料的选择对 电池性能有很大影 响
生产工艺：生产过 程中的温度、湿度、 压力等参数控制对 电池性能和安全性 有很大影响
电池结构：电池的 结构设计对电池性 能和安全性有很大 影响，如卷绕、叠 片等不同结构
质量控制：生产过 程中的质量控制对 电池性能和安全性 有很大影响，如杂 质控制、缺陷检测 等
210976270_从标准角度分析锂离子电池安全性影响因素
检测认证从标准角度分析锂离子电池安全性影响因素■ 赵丽香 徐思文雨 王晓冬 何鹏林（中国电子技术标准化研究院）摘 要：锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、污染小等优点，成为目前最有发展前景的化学电源，应用领域也从电子产品向电动汽车、电力储能等领域逐步扩大。
由其材料体系性质导致的安全性问题一直没有得到有效解决，因“热失控”引起的电池起火、爆炸事故频发，本文结合国内外相关标准对影响锂离子电池安全性的温度、电压、电流等进行了简要分析。
关键词：锂离子电池，标准，安全，热失控DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.06.067Analysis of the Factors Infl uencing the Safety of Lithium-ion Batteryfrom Standard PerspectiveZHAO Lixiang XU Siwenyu WANG Xiaodong HE Penglin(China Electronics Standardization Institute)Abstract: Lithium-ion batteries have the advantages of high specifi c energy, long cycle life and low pollution. They have become the most promising chemical power source at present, and their application fi elds have gradually expanded from electronic products to electric vehicles, power storage and other fi elds. However, since the safety problems caused by the nature of its material system have not been effectively solved, battery fi res and explosion accidents caused by “thermal runaway” occurred frequently. This paper briefl y analyzes the temperature, voltage, current and other issues that affect the safety of lithium-ion batteries based on the existing international and domestic relevant standards.Keywords: lithium-ion battery, standards, safety, thermal runaway0 引 言半导体和计算机的发展进步让现代信息技术时代成为可能，锂离子电池作为一种轻便、无污染的化学电源成为现代信息技术时代不可缺少的源动力[1]。
锂离子电池安全性及影响因素分析
锂离子电池安全性及影响因素分析
锂离子电池的安全性受多种因素影响。
首先，电池的设计和制造质量是影响安全性的重要
因素。
不良的设计或制造工艺可能导致电池内部短路或热失控，从而引发安全事故。
其次，外部环境的影响也会对锂离子电池的安全性产生影响。
例如，在高温环境下，锂离子电池
容易发生热失控，导致发生灾难性的事故。
此外，使用过程中的不当操作也可能引发安全
隐患，如过充电、过放电以及外部短路等。
为了提高锂离子电池的安全性，厂商和用户都需要注意以下几点。
首先，厂商应加强对电
池设计和制造工艺的质量控制，确保产品质量符合安全标准。
其次，用户在使用电子设备
时应遵守相关使用说明，避免在不当环境下使用电池，如高温环境下充电或插入不合适的
充电器。
总之，锂离子电池的安全性受多种因素影响，包括设计和制造质量、外部环境和使用过程
中的操作。
厂商和用户都需要共同努力，提高锂离子电池的安全性，以确保其在使用过程
中不会产生安全隐患。
抱歉，我无法满足你的要求。
影响锂电池安全因素
影响锂电池安全因素引言锂电池作为目前最常用的电池类型之一，在移动设备、电动车辆、储能系统等领域得到了广泛的应用。
然而，由于其内部化学反应的特殊性质和高能量密度的特点，锂电池也存在一定的安全隐患。
本文将从不同的角度，分析影响锂电池安全的主要因素，并提出相应的解决方案。
影响锂电池安全的因素1. 内部原因1.1 电解液选择锂电池电解液通常由有机溶剂和锂盐组成。
不当的电解液选择可能导致电池过充、过放、短路等安全问题。
一些不稳定的有机溶剂可能引发热分解，产生可燃性气体，增加火灾风险。
1.2 正负极材料正极材料常见的有锂铁磷酸、锂钴酸等，而负极材料则主要以碳材料为主。
由于不同材料的特性差异，若正负极材料选择不当、质量不合格，可能出现电池容量衰减、内阻升高、电池热失控等问题，影响电池安全性能。
1.3 电池的内部结构电池内部结构的设计和制造水平也会对电池的安全性产生重要影响。
例如，正极、负极材料之间的隔膜选择不当，可能导致正负极短路，引发火灾和爆炸。
2. 外部环境因素2.1 温度温度是影响锂电池安全的一个重要因素。
高温下，电解液的蒸发加剧，内阻增大，导致电池自发放电速度加快，增加了起火爆炸的风险。
同时，高温还会引发材料的热分解，产生可燃性气体，并使电池内部结构受损，对安全性带来威胁。
2.2 湿度湿度过高或者有水分进入电池内部，可能引发电池电路短路，进而引发火灾。
2.3 震动与振动震动和振动对锂电池的安全性能也有一定的影响。
强烈的震动和振动可能导致正负极材料接触不良，增加内阻，影响电池的性能和安全性。
3. 人为因素3.1 使用不当锂电池的使用不当是导致安全事故的常见原因之一。
例如，将电池暴露在高温环境下，错误连接正负极，使用不合格的充电器等。
3.2 人为损坏人为损坏也可能导致锂电池的安全性受到影响。
例如，电池外壳被刺穿，导致电解液泄漏、短路等。
解决方案为了提高锂电池的安全性能，降低安全隐患，以下是一些解决方案的建议：•优化电解液选择，使用稳定性较好的有机溶剂，确保电解液在正常工作条件下不会发生热分解。
锂离子电池安全性研究及影响因素分析
锂离子电池安全性研究及影响因素分析摘要：随着电子信息技术的发展和进步，锂离子电池自从诞生以来经历了许多许多的升级与迭代，目前已经被广泛应用于小型电子产品设备中，少部分电池也用于汽车和储能领域。
锂离子电池为人类的生活带来了很多便利，但是由于锂离子电池能量密度高、热稳定性不是很好，在使用中偶尔会发生冒烟、着火甚至爆炸等安全问题，所以本文将从锂离子电池在材料、设计和制作工艺上可能会出现的问题进行探讨，提出一些解决思路和方案。
关键词：锂离子电池；安全性；影响因素锂离子电池在使用过程中的安全性是消费者最关心的问题。
由于锂离子电池采用材料活性高、热稳定性差，所以在遭遇电流过大、散热条件较差、过充/过放电以及外力损伤等情况下，锂离子电池就很容易发生冒烟、着火甚至爆炸的状况。
从以往的资料中，我们可以看到，许多电子设备在装配锂离子电池的时候没有充分考虑以上问题的可能性，在生产和使用中不知不觉地埋下了隐患。
所以在现实生活中，锂离子电池产品在储存、运输及使用中，经常会发生着火，如果是电动汽车着火，情况严重时将直接对使用者的生命造成威胁。
所以锂离子电池在设计、加工及储存过程中，最重要的关注点首推安全性。
本文将从锂离子电池使用的材料、设计和工艺着手进行分析，提出一些能够安全生产及使用锂离子电池的建议。
一、使用的电池材料对锂离子电池安全性能的影响影响锂离子电池的安全因素有很多，以下作一些简要的分析。
锂离子电池的主要原材料有正极、负极、隔膜、电解液以及外壳。
（一）负极材料商业使用的锂离子电池基本都会使用石墨作为电池的负极，石墨又分为人造石墨及天然石墨两大类。
在充电和放电的过程中，锂离子在石墨颗粒上进行嵌入和脱出，选取的材料要有利于锂离子快速迁移，避免在石墨表面造成积累从而形成锂枝晶，有效防止电池在使用中内部短路的发生，从而提高电池安全性。
质量好的石墨材料，配合合适的CMC、SBR等粘结剂，在充放电过程中，锂离子与电解液溶剂（EC/DMC/EMC等混合）、电解液中的痕量水分以及痕量的氢氟酸HF等成分，在石墨表面形成一层钝化膜（SEI膜）。
锂离子电池安全性能影响因素分析
1.2 正极材料 目前， 常见的锂离子电池正极活性材料有 LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiN1-xCoxO2、LiFePO4 和 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2。研究表明LiMn2O4 和LiFePO4的安全性能较好。正 极材料的安全性主要包括热稳定性和过充安全性。在氧化状态，正极活 性物质发生放热分解，并放出氧气，氧与电解液发生放热反应，或者正 极活性物质直接与电解液发生反应。表1 列出几种正极活性物质与电解 质发生放热反应的温度和分解温度。从表中可以看出，LiMn2O4 的热稳 定性最好，放热峰位置高于其它3 种活性物质。很多研究人员针对安全 性对不同的正极活性物质进行了研究。其中J. R. Dahn用TGA分析了 LiCoO2、LiNiO2 和LiMn2O4 在受热过程中氧的释放量，研究结果表明 LiMn2O4 氧释放量最小，被认为是最安全的正极活性物质。H. J. Kweon 等[17]研究了表面包覆Al2O3、MgO 的LiCoO2 在充电时的热稳定 性，该方法极大改进了电池的充放电速率，具有很好的安全特性。 LeisingR A 等研究了电池在滥用条件下的反应行为，认为当电池以0.5 C 或以上倍率过充时电池会破裂，证明正极是热源。钟盛文等对用 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 、钴酸锂、锰酸锂的安全性能进行比较，对电池进 行热稳定性、过充、短路、穿钉等安全性测试。结果表明， LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的最高安全温度为165 ℃，最低爆炸温度175 ℃，其 热稳定性高于钴酸锂低于锰酸锂； LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 可以通过3 C、 4.8 V 过充测试，钴酸锂能通过1 C、4.8 V 过充测试，锰酸锂能通过3 C、 10 V 过充测试；3 种材料均通过短路测试，表面温度为120~123 ℃；3 种材料均通过穿钉测试，表面温度为104，109 ℃。
锂离子电池安全性保护措施
锂离子电池安全性保护措施摘要：随着我国科学技术水平的不断提升，对于锂离子电池的应用范围也逐渐提高。
锂离子电池因为其具有的能量比较高，使用的功率和使用的寿命都可以得到很好的保证。
因此，在众多储能元件中被人们广泛关注。
但是，随着锂离子电池的大范围应用，其安全性问题也逐渐被社会所担忧。
因此，本文将对锂离子电池的安全问题和相关控制要点展开研究，希望能够提升锂离子电池安全性。
关键词：锂离子电池；安全性；影响因素；保护措施引言在可持续发展大环境下，锂离子电池也得到广泛应用。
随着锂离子电池使用率的提升，使得锂离子电池的安全问题受到了全社会的广泛关注，锂离子电池充电过程中实现了能量转化，热能的产生是导致火灾或爆炸事故的重要因素。
锂离子电池报废之后需进行回收处理，电解液中所含有机溶剂会对环境造成污染，危害人体健康，因此，有必要就锂离子电池的安全问题开展研究。
1锂离子电池安全性必要性随着锂离子电池的高频率的应用，人们会自然而然的对电池的安全性产生一定的放松，进而使用锂离子电池的时间比较长，使用的环境比较恶劣。
例如，会在高温的环境长时间使用，这样会严重损耗锂离子电池的稳定性，进而使与离子电池发生爆炸或燃烧的现象，影响人们的人员安全并造成财产损失。
锂离子在使用的过程中会产生大量的热量，如果不对这些热量进行快速的释放，会影响负极和正极材料的活性，从而使锂离子电池的内部形成短路。
过高的温度也会导致锂离子内部的性能产生一定的影响，内部的各种元素发生剧烈的化学反应，也会使膈膜进行溶解，正负极材料活性迅速降低。
这种不利的反应也会影响到电池的稳定性能，进而影响到使用的效果[1]。
希望未来锂离子在工业生产和人们生活中的应用可以更加科学更加有效果，也能够促进人们的生活品质的提升。
也希望通过锂离子的应用可以使人们的生活更加便捷，生活效率大幅度提升，生活的幸福感也能够得到有效的保障。
2锂离子电池安全性影响因素2.1正极材料针对锂离子电池的正极材料，一般其需要具有很高的比容量和比能量才能够保证电池的能量续航能力。
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Open Journal of Nature Science 自然科学, 2018, 6(5), 391-394Published Online September 2018 in Hans. /journal/ojnshttps:///10.12677/ojns.2018.65050Analysis of the Main Factors Affecting theSafety of Lithium Ion BatteriesHaowen LiuSchool of Chemical Materials Science, South-Central University for Nationalities, Wuhan HubeiReceived: Aug. 20th, 2018; accepted: Aug. 31st, 2018; published: Sep. 7th, 2018AbstractCurrently, safety issue is one of the bottlenecks in the development of lithium ion batteries from portable products to power batteries and large-scale energy storage technologies. This paper briefly introduces the influence of cathode, anode, cell separator, electrolyte and the use of battery on the safety of lithium-ion batteries. It is concluded that use and storage is a key factor in the ac-cident of lithium ion battery.KeywordsLithium Ion Batteries, Safety, Influence Factors浅析影响锂离子电池安全性的主要因素刘浩文中南民族大学化学材料科学学院，湖北武汉收稿日期：2018年8月20日；录用日期：2018年8月31日；发布日期：2018年9月7日摘要当前，安全是锂离子电池从便携式产品向动力电池和大规模储能技术发展的瓶颈之一。
本文从正极、负极、隔膜、电解质和电池使用方式五个方面简要介绍对锂离子电池安全性的影响，总结出电池的使用方式和存放环境是引起锂离子电池发生事故的一个关键因素。
刘浩文关键词锂离子电池，安全性，影响因素Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言与传统二次电池相比，锂离子电池具有能量高、重量轻、循环性能好、无记忆效应等优点，因而自1991年首个商业锂离子电池诞生以来，在短短十多年的时间内，锂离子电池就占据了手机、照相机、剃须刀、手电筒和笔记本等便携式移动电子设备领域。
近年来，基于化石燃料的枯竭和环境污染，科学家正努力将锂离子电池应用于汽车、航天器和智能电网。
以我国为例，截至2017年底，动力电池装机总电量约24.65 GWh，同比增长23%。
2017年2月，国务院多个部门联合发布《促进汽车动力电池产业发展行动方案》，提出到2020年，新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤；到2025年，单体比能量达500瓦时/公斤。
到2020年，动力电池行业总产能超过1000亿瓦时，形成产销规模在400亿瓦时以上、具有国际竞争力的龙头企业。
然而，所有这些雄心勃勃的目标，都受阻于一个瓶颈：电池的安全性能。
如韩国三星旗舰智能手机Galaxy Note 7在首次发布后短短一个多月，发生三十多起因电池缺陷造成的爆炸和起火事故，直接导致这款新手机停止生产，损失惨重。
我国民航局规定每名旅客手提携带锂金属电池的锂含量不得超过2克，锂离子电池的额定能量值不得超过100 Wh (瓦特小时)。
那么一个应用如此广泛的设备，如何产生这么大的危害呢？在充电时，锂离子从正极脱出，经电解液穿过隔膜，嵌入负极，放电时则相反。
因此，本文从正极、负极、隔膜、电解液以及电池的使用方式五个角度出发，对引起锂离子电池安全性的几个因素进行一个简要分析。
2. 正极当前，常见的正极主要包括LiCoO2，LiFePO4，LiMn2O4和LiNi x Co y Mn1−x−y O2 (三元化合物)，热力学稳定性和放热量顺序依次为LiFePO4 > LiMn2O4 > LiNi x Co y Mn1−x−y O2 > LiCoO2。
LiCoO2和三元化合物热稳定性差，放热量分别为770和570 J∙g−1，远高于LiFePO4和LiMn2O4的发热量(150/230 J∙g−1)，所以，LiFePO4是安全性最好的正极材料，而三元化合物具有容量高，成本低，环境污染小，可以大电流充放电等优势，相比导电率小的LiFePO4和容量低、循环性能差的LiMn2O4，是最有希望大规模应用的正极材料[1]。
然而三元化合物放热量高，热稳定性差[2]。
充电超过4.4 V时，Ni和Co离子不再被氧化，与之结合力不强的氧将失去，发生析氧反应[3]。
这些析出的以原子状态存在的“初生态氧”，活泼性强，与电解质、锂和碳的化合物反应放热，进一步加剧电极的分解，产生更多的氧气和热量，形成高内压，引发一系列链式反应，温度升高，超过电池设定的安全值，就出现燃烧甚至爆炸等危险情况[4]。
文献认为，这些副反应产生的气体90%以上是氧气[5]，因此，抑制析氧反应，是改善三元化合物安全性能的一个关键。
3. 负极锂离子电池最初以金属锂为负极，即锂电池，这类电池在过度放电时，容易产生枝晶锂，刺穿隔膜导致电池短路甚至起火爆炸，因此，目前商业锂离子电池负极材料一般采用碳材料代替金属锂，如石墨，刘浩文炭微球，软碳和硬碳，从而将充放电过程中锂在负极表面的沉积和溶解转变为锂在碳颗粒中的嵌入和脱出。
碳层的间距影响着锂离子扩散速率，碳层间距越小，锂离子扩散阻力越大，极化越强，在过度放电时，电解液与嵌锂碳反应放热，其中嵌锂人造石墨反应的放热速率明显高于嵌锂的焦碳、碳纤维和碳微球等的反应放热速率[6]。
另外，充放电过程中，在负极表面生成固体的电解质膜(SEI)，在高温下受热分解放热量为257 J∙g−1[7]，从而增加了负极的“燃烧”速度，可以添加成膜添加剂或锂盐增加SEI膜的热稳定性。
4. 电解液锂离子电池使用的电解液溶剂主要是碳酸二乙酯，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲基乙基酯和碳酸二甲酯等碳酸酯类有机化合物的混合物，这些化合物容易分解和氧化，着火点低，遇火极易燃烧。
其中线性碳酸酯能提高电池的充放电容量和循环寿命，但是他们的闪点较低，在较低的温度下即会闪燃，潜藏着很大的安全问题。
而且体积比为1:1的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯/碳酸二乙酯分解电压依次为4.25、5.1和4.35 V，这些不同的分解电压也是影响电池安全性能差异的另外一个因素。
所以，选用高沸点、高闪点以及介电常数的环状碳酸酯，或含有S、N、F等元素的有机溶剂，是提高锂离子电池的安全性能一个途径。
此外，电解液中可以加入阻燃型添加剂，在受热升温时释放出具有阻燃性能的自由基，吸收因电池滥用产生的气体中的氢自由基或氢氧自由基，从而阻止链式反应，减少或避免有机电解液燃烧，提高电池的安全性能[8]。
5. 隔膜锂离子电池中的隔膜既需要避免正负极接触，又不影响锂离子和电子扩散。
因此，前者对隔膜纸的厚度、热力学稳定性、绝缘性能及热闭合温度和熔融温度提出要求，防止形成枝晶锂刺破隔膜，产生危险[9]。
高飞等采用锥形量热仪技术发现石墨和隔膜是影响电池燃烧行为的主要因素，隔膜的不完全燃烧产生烟气的。
作者采用层次分析法计算认为锂离子电池火灾的主要危险源是隔膜，其次是负极、正极[10]。
后者则需要隔膜具有合适的孔径、孔率和分布。
一般孔径小于10 nm的，孔率为40%左右且分布均匀的隔膜纸，具有优异的离子导电能力[6]。
此外，隔膜需要有足够的化学稳定性和抗穿刺能力，以及高温条件下优良的自动关断保护功能。
6. 电池的使用针对以上发生的电化学反应和热力学反应，产生锂离子电池爆炸等热失控的严重后果，因此在出厂前，通过选择热稳定高的电极活性材料和电解质，去除水分，提高电池的密封性，设计在120℃~130℃的温度下熔化而切断电流的隔膜，加装一旦电池内部压力达到设定值即可切断电流的电流断流装置和可逆的PTC (Positive Temperature Coefficient)元件安全装置等等措施后，发生事故的概率在0.2~0.5 ppm之间，超过了品质管理方法“六西格玛”的管理极限[11]。
然而，锂离子电池的爆炸事故时有发生，因此，电池的使用方式也是导致危险的一个重要因素。
首先是过度充电(过充)和过度放电(过放)，产生的热量不能及时散去，将促进电池内部温度发生更多副反应，引发更多热力学问题。
如120℃时隔膜上的孔径会减小甚至闭合[12]，产生热传递的滞后效应，进一步推动温度升高。
130℃时，负极表面的固体电解质膜会分解，负极和电解液接触的面积增大，热量聚集更快，电池内部温度迅速升高，严重的有可能会达到铝集流体熔化的高温(>700℃) [13]。
其次是摔打，挤压，碰撞、跌落、冲击或强力震荡锂离子电池，可能会导致电池极片上的活性物质剥落，或者是某些部位的接线或焊点等折断、脱落，从而引发电池(组)的短路，在短时间内积累大量热，伴随着副反应产生的可燃性气体，极易燃烧甚至爆炸。
因此，严格按照说明规范使用电池，是减少热失控的一个重要手段。
刘浩文7. 结论随着电子产品的普及和动力电池的发展，锂离子电池应用更加广泛。
引起便携式电池的安全问题主要在于规范使用，尽量避免过充和过放，以及摔打，而动力电池在追求容量高、寿命长、价格低等高性能的同时，正极材料和使用环境引起的安全问题就更多一些。
总之，一方面需要科研工作者开发新材料和新技术，进一步完善锂离子电池的安全技术，另一方面也需要消费者严格按照要求合理使用电子产品，以确保生命和财产的安全。
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