安全性能设计

电池的设计,一方面要满足电性能的要求,另一方面必须满足安全性的要求,一个产品的安全性成为重中之重,那么电池的不安全因素主要的表现是什么?

那就是电池的:爆炸起火!我们常常听说哪儿的电池爆炸,伤人,电池召回,电视新闻报到的也很多。就电池的安全设计从以下几个方面来考虑:、

1、电池爆炸的原理是什么

2、引起电池爆炸的因素有哪些?

3、如何来保证电池的安全?

电池爆炸的原理是什么?

电池在受到热冲击、过充、过放、短路、振动、挤压等滥用状态下,电池内部的活性物质及电解液等组分间将发生化学、电化学反应,产生大量的热量与气体,引起电池的升温,如果锂离子电池内部的热生成速率大于热散失速率,则体系内的反应温度就会不断上升,当热量和内压累积到定程度的时候,就会引起电池的燃烧或爆炸。简单

的说:就是电池内部出现高温高内压,超过电池壳体的储压极限,壳体爆裂,内容物喷岀,起火燃烧。

引起爆炸燃烧的主要原因:短路高温高电压

二、引起电池爆炸的因素有哪些?

电池的系统制作过程,及各材料的配比和电池的使用,都有可能引起电池爆炸隐患,可从:材料设计使用三方面来来进行分析

1、材料: 正极材料:

(1),从材料本身安全性来说,热稳定性 LINIO2<LiNiO, 8C00,202 <LiCoo2< LiMn204< LiFePo4LiNi3/8co1/4Mn3/802当温度升高到一定值后,材料分解,产生大量的热其二从正极标的理论容量与实际发挥的容量来看,没有脱嵌的锂离子越多,过充时,产生枝晶的可能性就越大,刺穿隔膜引起短路。理论值与实际值相差越小,安全性就越高,钴酸锂270-140≤锰酸锂148-110<磷酸铁锂170-130,且铁锂的电压只有3.2V,安全性最高。热分解温度:钴:锰:铁锂=180:200:220

高性能高安全性动力电池

采用正极材料表面与界面控制技术、电解质添加剂等技术,制备出高安全性动力电池。20V过充过充后也150℃C热箱5小时以上

目前市面的三元动力电池充电到5.2V时，会发生剧烈燃烧，充电到4.15V，加热到120°C时发生剧烈燃烧

2、隔膜:隔膜热闭孔性对电池的安全有很大的影响,当温度超过120-135度,如隔膜没有闭孔,电池继续升温,内压升高到极限,电池就会爆炸。如温度过高,隔膜会熔化,从而引起电池大面积的短路,这就要求隔膜要有很高的熔点

3、电解液:电解液在电池内即起到导电作用,同时又要能起到保护作用,当充电电压到一定值时形成络合物,在电池内部形成大面积的断路,使正负极通过电流减小,电池温度降低。

4、极耳(铝镍带):在设计时,可能大家都没有太多的云考虑这一因素,其实极耳是连接电池内外的桥梁,当短跸时,会承受很大的电流,其通过的电流密度当超过极耳大电流密度时,会产生大量的热,致电池内部温度升高,内压增大。

5、壳体:钢壳铝壳软包,材料储高压能力比较:钢壳<铝壳<软包,选用软包铝塑膜最为安全,这与它的封边有一定的关系,当压力超过最大内压值时,封口处破裂,气体排出,电池一般不会爆炸。

6、防爆结构:当电池内压达到一定的压力时,进行排气减压的功能防止电池壳体爆炸。目前采用的有刻痕防爆,排气阀部件，保护系统:对电池进行保护过充过放过流短路

7、过充电:当电压超过42V以上时,电解液分解,产生大量气体,电池内压升高,过充负极表面析锂,电池爆炸。高温环境:髙温环境使用电池胀气,电解液分解