dgbelieve 2007-12-12 11:21
锂离子电池安全性能浅析
最近，不少新闻媒体报道了国外某知名品牌笔记本电池爆炸燃烧的新闻，引起国内外众多方面对锂离子电池安全性能的关注。的确，自从锂离子电池市场化以后，消费者在使用过程中出现过多次爆炸和着火事故，人们谈论到锂离子电池时，总会更多地关注其安全性。但是，我们也应看到，随着技术的进步，锂离子电池的电性能在不断提高的同时，其安全性也得到很大地提高。人们通过应用新材料和改进产品结构，有效地提高了电池使用的安全性。
由于锂离子电池属于化学电源，具有化学电源的所有基本属性， 除此之外，它还有自己独有的特性。其一、单体电池开路电压高，其额定电压一般在3.6V左右，充电电压高达4.2V以上;其二、因为其电压很高，远远大于水的分解电压，所以其电解液不能用含水溶液，必须用分解压高的非水有机溶剂电解液。从理论上讲，锂离子电池存着燃烧和爆炸的危险因素，因此，人们在生产和应用锂离子电池及关注产品电性能的同时，也在产品的安全性能做了很多努力。
目前，锂离子电池的生产过程中对水分控制比较严格，特别是在注液时，对生产环境水分含量都要求严格，而电池内的水分含量更低。电池的水分含量低，既保证了电性能，同时又防止了充电过程中产生气体。除了在生产中控制好各种条件外，人们还从锂离子电池的材料、结构和外加保护电路等方面来解决安全问题。从材料上讲，目前主要是从隔膜和电解液方面着手。锂离子电池的隔膜是由一种高分子功能材料制成的多孔薄膜，在一定高温条件下，隔膜膨胀融合，关闭小孔，人们可以根据需要来控制锂离子隔膜的膨胀融合温度。当锂离子电池在使用时，电流过大和温度较高时，电池内的隔膜的空隙就会闭合，电池产生断路，避免危险的发生。人们在电解液中加入阻燃剂，可以有效的防止电池过热产生的电解液或负极碳材料燃烧。使用功能性材料的隔膜和在电解液中加入阻燃剂已经普遍应用于锂离子电池的生产。
当然，从电池内部提高安全性能外，锂离子电池还从结构上加强安全控制。目前锂离子电池均设计了防爆结构，相对来讲，目前手机和数码相机用的小型方形锂离子电池防爆结构比较简单，如图1，一般钢壳电池在盖帽上设计防爆孔，铝壳电池有部分在盖帽上无独立防爆孔，而是直接在壳体上冲压出防爆槽，这类电池放电电流较小，以上防爆结构已经满足需要。而用在笔记本电脑和电动工具中的圆柱形电池的容量和放电电流均较大，其产品的盖帽上的防爆结构就比较复杂一些，如图2，其盖帽是由铁底、PTC(热敏电阻)，防爆盖、导电片组成。就一个盖帽上就包含三种保护:首先是电池在使用过程中(主要是充电或发生短路)，电池发热过高，这时PTC保护片就会随温度升高而电阻逐渐增大，随之电池的电流逐渐减小直至断路，等温度降低，电池又可以恢复正常，这是可恢复性保护;其次，当电池在使用过程中，突然出现气胀或低温下出现持续气胀，内部气压迫使防爆片变形，使防爆片与导电连片的焊点分离，形成断路。再者当电池发生短路或外部电路出现问题产生过高气压时，防爆片就会沿爆破沟开裂，释放气体，防止电池爆炸。后两者属于不可恢复性保护。 锂离子电池除了以上措施保证安全性能外，还在电池上装载了保护电路，保护电路主要是由IC和MOS管等电子元件组成，在电池使用过程中，可以起到过充保护、过放保护、过流保护、短路保护等作用。
由于有了电池内部和外部的多层保护，可以讲，在目前民用二次化学电源中，锂离子电池，特别是以单体形式应用的电池，如手机电池等，是一种安全性能很好电池产品。当然，像我们生活中使用的很多产品一样，每种产品特别是可能出现危害的产品来讲，都有产品本身的使用条件，如果不按规定要求做就会出问题，锂离子电池也是一样。所以在购买和使用锂离子电池时，我们必须注意几点:一是要购买正规厂家的产品，这样可以避免偷工减料和伪劣产品。二是在使用锂离子电池时要严格按照规定冲放电，不能滥冲滥放。三是使用很久的电池要经常检查电池的完整性，防止包装破损造成的电池短路。四是锂离子电池使用时要尽量远离火源，不要持续高温环境中放置和使用。
作为普遍使用的产品，锂离子出现爆炸和着火的机率是很小的，只要我们购买合格的产品和按规定使用，那就可以尽情享受锂离子电池的动力带给我们的乐趣。
