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。比如，在现阶段常用的中低电压材料磷酸铁犁作为电池的正极材料，这种正极材料能够有效地与多种设备进行能量结合，并向其传递高密度的能量，制约其使用的续航能力。但是，如果这种材料的高能量输出问题不得到及时有效的完善，就会影响锂离子电池使用的安全性。如果正极材料的电位和电解液中的最高分子能够完美融合，这就影响到了电解液的运行稳定性。如果其稳定性受到了较大程度的干扰，则会使锂离子电池处于不稳定的状态，导致其产生较高的温度或产生过于剧烈的运动而让锂离子电池发生爆炸现象。2.2负极材料电池的负极材料一般影响到其中电解质的运行轨迹和运行能量。在锂离子电池进行快速充电的过程中，其中的固态电解质界面膜可能比锂离子负极的沉降速度略慢，这种情况会让锂离子的枝晶随着不断充电而持续增长，严重影响内部的导电性能，甚至会随着电解质能量的提高而产生火灾现象。如果使用含碳的材料作为负极的缓冲装置，能够让其在产生火灾之前有较长时间的缓冲时间，充分让锂离子电池的使用效果获得提升，也可以让人们在使用锂离子电池的过程中，在这一段时间内做出有效的反应，避免对人的安全和周围环境的影响产生较大的干扰。除了锂离子枝晶产生这种影响，也可以让其与电解液进行反应［2］。与电解质反应的剧烈程度是影响到锂离子电池的安全性的重要原因。3锂离子电池安全问题解决措施3.1改进电池材料与配件就锂离子电池来看，电池自身材料是影响电池安全的重要因素，为促进安全问题的解决，需要就锂离子电池材料与配件加以改进，确保锂离子电池具有更强的安全性和稳定性，这一方面主要通过优化电池正负极、电解液以及隔膜材料来实现。就锂离子电池来看，以三元材料、改性锰酸锂以及磷酸铁锂等作为正极材料，材料性质不同，在安全性、经济性和使用寿命等方面均存在差异。电池安全性能所受电解液与隔膜材料的影响较为明显，可将阻燃添加剂加入电解液中，确保电解液稳定性良好［3］。电池隔膜材料的应用，能够对正负极接触加以防范，降低短路问题出现概率，因此，在隔膜选择上可倾向于涂层隔膜，保证其热稳定性良好。可应用湿法抄纸技术来制作隔膜，将阻燃剂加入抄纸过程中，促进阻燃纤维素基复合隔膜的形成，保证其可再生性，隔膜安全性也得到保证。3.2提升电池散热能力在锂离子电池使用过程中，温度条件是影响电池安全性的重要因素，一旦温度过高，会导致锂离子电池的使用寿命缩短，甚至会引发安全事故，因此，在锂离子电池使用过程中必须要重视电池散热性能的提升。结合锂离子电池实际出发，应科学运用热管理技术，合理管控锂离子电池运行过程中的温度，及时排除安全风险。对于锂离子电池的冷却，可通过多种方法来实现，包括气体冷却、液体冷却、相变材料冷却、热管冷却等。就气体冷却来看，其主要包含两个方面内容，自然对流冷却方法的应用，是基于空气自身密度所实现的，是一种自然性质的流动；强制对流冷却方法的应用是基于机械设备所实现的，能够促进空气流动速度的提升，达到散热效果，强制对流方式以风扇为典型代表［4］。气体冷却方法的应用价值良好，安装操作十分便捷，并且经济性显著，但该方式应用过程中存在一定问题，随着空气流入与流出，自身会产生一定温度变化，电池一致性无法得到保证。就液体冷却来看，其原理在于以高导热效率液体为支持实现冷却，与气体冷却相比，液体冷却效率高达1.5倍，一般以水和乙二醇等作为冷却液。液态冷却方法的应用，能够密封液体，与电池产生直接接触，从而达到散热的目的。在液体冷却操作中，可在电池模组周围设置装有冷却液的管道，通过热交换装置使用功能的发挥，以水泵为辅助对温度实施有效调节。3.3设置监测保护系统锂离子电池安全问题需要重视监测保护系统的合理化设置，严密监控电池各项指标，包括电压、电流、温度等，保证电池运行状态良好。基于温度和电压之间关系出发，就单体电芯温度进行严密监测，观察其上升幅度，之后对电压进行调整，就电压下降速率进行准确计算，若电压实际下降速率不超出0.2V/min，可以确定处于过热状态，及时发出警报，达到预警效果。不仅如此，应当严密监控电池安全状态，确保锂离子电池异常问题发现的时效性。在这一方面，以电池破损、内压增大与变形等作为电池安全状态监测的具体内容。当前很多机构在锂离子电池安全状态监控方面加大了研究力度，但当前锂离子电池安全状态监控技术研究仍处于起步阶段，有待进一步深入探究。锂离子电池使用过程中，若受到外部撞击会导致安全问题出现，为解决这一问题，可设置电池包保护系统，保证其对应性，以防外部撞击对电池造成影响，避免电池出现变形或破损等问题。4结束语综上所述，锂离子电池目前是最有价值的电池之一。在现阶段工业生产中，锂离子电池保证了电力汽车行业和其他基础电力行业的繁荣发展，具有重要意义。但是锂离子电池在实际应用过程中仍然存在一些问题，尤其是电池的续航问题和电池的安全问题。因此，需要相关科学技术人员有效处理安全问题，让锂离子电池更好地为工业生产和社会生活创造价值。参考文献程东浩刘振东荀立强.动力锂离子电池运输安全性探讨[J].电池，2020，50(02):172-176温泉盛苗苗