使用锂离子电池电芯的移动电源安全性分析

（一）影响锂离子电池安全性的内部因素

1、材料。

（1）正极材料的热稳定性及其与电解液反应活性。
    大部分正极材料处于放电状态时具有良好的热稳定性，在充电状态时表现出热不稳定性。在没有与电解液接触时，充电态正极材料放热的原因主要由于晶型的转变，与有机电解液接触后，充电态正极与电解液反应，使电解液被氧化从而放出大量的热。
（2）负极材料的安全性。
    负极材料应该具有良好的化学稳定性，能够与电解质形成 SEI 膜并且不与电解液等发生反应，否则反应产生的大量热量可能会导致电池 爆炸。
（3）电解液的组成。
    电解液在电池内部正、负极之间承担传递电 荷的作用，要求导电率高，而且电解液的化学性质必须稳定，使储存 期间电解液与活性物质界面之间电化学反应速率最小，这样电池的 自放电容量损失就小。目前锂电池电解液中会含一定量的酸性物质 HF，正极材料有被溶解侵蚀的可能，正极材料溶解，电池的内阻会增 加，热稳定性差容易引发安全隐患。
（4）隔膜的选择。
    当电芯内温度接 近聚合物隔膜的熔点时，聚合物基体离子传导聚合物膜熔化，孔洞会 因此被阻塞，变成了无孔的绝缘层，电池内阻急速上升，通过电池的 电流受到限制；当温度继续升高至超过聚合物膜的熔点时，聚合物膜 进一步熔化，导致正负极直接相通，发生内部短路，最终引起电池爆 炸。所以，在隔膜的选择上应考虑隔膜的熔点、厚度、孔隙率等问题。

2、电池结构设计的合理性。

    锂离子电池通常采用在电池上设置 安全阀、热敏电阻、设计保护电路等对其进行安全保护。保护电路是 多种电子元器件组成的PCB 电路，控制电池充放电过程，防止电池过 充放，其中的各个元器件都存在失效的可能性，一旦保护电路失效， 电芯出现事故的几率就会大大增加。

3、制作工艺。

    制作工艺上有很多值得注意的细节，这些细节很容易造成安全隐患，譬如：极片毛刺、极粉脱落等会使刺穿隔膜导致内 部短路；电芯极耳过长与极片或与外壳接触造成短路；极耳压迫卷 芯，导致正负极短路，引起电芯发烫，严重时会导致爆炸；在制作过程 中正负极用料量不合适会造成析锂，刺破隔膜容易导致内部短路等。 同时，应避免使用二次电池，以免发生短路等安全事故。

（二）影响锂离子电池安全性的外部因素。

一是过充电、过放电。

    过充电或者过放电容易导致锂离子电池中的正负极材料或电解液分 解释放出气体和热量，从而导致电池鼓胀，内压急剧升高，严重的话 甚至会冒烟起火发生爆炸；

二是外部短路。

    外部短路由于操作不当或 者保护线路板失效造成正负极短路，短路时电池放电电流很大，使电 芯发热，高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全损坏，造成电池内部短 路，因而产生爆炸；

三是过温。

    外部温度过高可能会导致金属外壳变 形、电芯内部隔膜熔化、正负极材料或电解液分解等，这些情况都容 易导致电芯短路。