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鋰離子電池產(chǎn)品安全問題原因分析

鋰離子電池產(chǎn)品經(jīng)過30年的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，安全技術(shù)取得了長足的進步，有效地控制了電池內(nèi)副反應(yīng)的發(fā)生，保證了電池的安全性。但是，隨著鋰離子電池的使用越來越廣泛，能量密度越來越高，近年來還是屢屢發(fā)生爆炸傷人或因安全隱患召回產(chǎn)品等事件。我們總結(jié)造成鋰離子電池產(chǎn)品安全問題的原因主要有以下幾點：

1 電芯材料問題
電芯所用的材料包括：正極活性物質(zhì)、負極活性物質(zhì)、隔膜、電解質(zhì)和外殼等，材料的選用和所組成體系的匹配決定著電芯的安全性能。在選用正、負極活性材料和隔膜材料時，廠家沒有對原材料特性和匹配性進行一定的考核，造成了電芯安全性的先天不足。

2 生產(chǎn)工藝問題
電芯原材料檢測不嚴，生產(chǎn)環(huán)境差，導(dǎo)致生產(chǎn)中混入雜質(zhì)，不僅對電池的容量有較大的不利，對電池的安全性也有很大的影響；另外，電解液中如果混入了過多的水分， 可能就會發(fā)生副反應(yīng)而增大電池內(nèi)壓，對安全造成影響；由于生產(chǎn)工藝水平的限制， 在電芯的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品無法達到良好的一致性，比如電極基體平整度差、電極活性材料出現(xiàn)脫落、活性材料中混入其它雜質(zhì)、極耳焊接不牢、焊接溫度不穩(wěn)定、極片邊緣有毛刺以及關(guān)鍵部 位無使用絕緣膠帶等問題，都可能會對電芯的安全 性帶來不利的影響。

3 電芯設(shè)計缺陷，安全性能降低
在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，許多對安全有影響的關(guān)鍵點沒有被廠家重視，如關(guān)鍵部位沒有絕緣膠帶，隔膜設(shè)計沒有留有余量或余量不足，正負極容量比設(shè)計不合理，正負極活性物質(zhì)面積比設(shè)計不合理，極耳長度設(shè)計不合理等，這些都可能對電池的安全性埋下隱患。另外在電芯的生產(chǎn)過程中，一些電芯生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本和提高性能，盡量節(jié)省和壓縮原材料，如減少隔膜面積、減薄銅箔、鋁箔以及不使用泄壓閥、不使用絕緣膠帶等，這些都會降低電池的安全性。

4 能量密度過高

目前市場上都在追求更高容量的電池產(chǎn)品，廠家為了增加產(chǎn)品競爭力，不斷提高鋰離子電池的體積比能量，這在很大程度上增加了電池的危險性。

鋰離子電池產(chǎn)品安全問題解決方案

雖然鋰離子電池具有諸多危險隱患，但是在特定的使用條件下，以及采用一定的措施是可以有效地控制電芯內(nèi)副反應(yīng)和劇烈反應(yīng)的發(fā)生，保證其使用安全的。下面就簡單介紹幾種鋰離子電池常用的安全技術(shù)。

1 選用安全系數(shù)更高的原材料
選用安全系數(shù)更高的正負極活性材料、隔膜材料和電解液。

2 加強電芯整體安全性設(shè)計
電芯是將電池各種物質(zhì)組合起來的紐帶，是正極、負極、隔膜、極耳和包裝膜等系統(tǒng)之集成，電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計，不單影響到各種材料性能的發(fā)揮，還對電池的整體電化學(xué)性能、安全性能產(chǎn)生重要的影響。材料的選擇與電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計正是一種局部與整體的關(guān)系，在電芯設(shè)計上，應(yīng)該結(jié)合材料特性來制定合理的結(jié)構(gòu)模式。

另外，在鋰電池結(jié)構(gòu)上還可以考慮一些額外的保護裝置，常見的保護機構(gòu)設(shè)計有以下幾種：

1 采用開關(guān)元件，當(dāng)電池內(nèi)的溫度上升時，它的阻值隨之上升，當(dāng)溫度過高時，會自動停止供電；

2 設(shè)置安全閥（就是電池頂部的放氣孔），電池內(nèi)部壓力上升到一定的數(shù)值時，安全閥自動打開，保證電池的使用安全性。


3 提高工藝水平

努力做好電芯生產(chǎn)過程中的標準化和規(guī)范化。在混料、涂布、烘烤、壓實、分切和卷繞等步驟中，制定標準化（如隔膜寬度、電解液注液量等），改進工藝手段（如低氣壓注液法、離心裝殼法等），做好工藝控制，保證工藝質(zhì)量，縮小產(chǎn)品間的差異；在對安全有影響到關(guān)鍵步驟設(shè)置特殊工步（如去極片毛刺、掃粉、對不同的材料采用不同的焊接方法等），實施標準化質(zhì)量監(jiān)控，消除缺陷部位，排除有缺陷產(chǎn)品（如極片變形、隔膜刺破、活性材料脫落和電解液泄漏等）；保持生產(chǎn)場所的整潔、清潔， 實施5S管理和6-sigma質(zhì)量控制，防止生產(chǎn)中混入雜質(zhì)和水分，盡量減少生產(chǎn)中的意外情況對安全性的影響。

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