鋰離子電池在長(zhǎng)期的存儲(chǔ)過(guò)程中會(huì)面臨著自放電過(guò)大的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在較低的開(kāi)路電壓下，由于自放電過(guò)大可能導(dǎo)致鋰離子電池的電壓過(guò)低，引起負(fù)極負(fù)極的銅箔溶解等風(fēng)險(xiǎn)，由于溶解的銅元素在充電的過(guò)程中會(huì)再次在負(fù)極表面析出，產(chǎn)生的金屬銅枝晶可能會(huì)刺穿隔膜，引起正負(fù)極短路，因此發(fā)生過(guò)度放電或者電壓過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池徹底失效。

目前對(duì)于過(guò)放電過(guò)程中鋰離子電池內(nèi)部發(fā)生的反應(yīng)我們還不是特別清楚，為了了解這一反應(yīng)過(guò)程，德國(guó)明斯特大學(xué)的JohannesKasnatscheew等人利用三電極體系對(duì)過(guò)放電過(guò)程中鋰離子電池正負(fù)極電壓的變化進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

實(shí)驗(yàn)中JohannesKasnatscheew等采用的電池為NMC111/石墨體系，金屬鋰作為參比電極。從下圖a中可以看到，在充電的過(guò)程中隨著Li+從正極的脫出，正極的電勢(shì)緩慢升高，負(fù)極電勢(shì)在快速下降到1V一下，在放電的過(guò)程中正好相反，Li+從負(fù)極脫出回到正極，正極電勢(shì)逐下降，當(dāng)負(fù)極完全脫鋰后，電勢(shì)迅速升高，并在3.56V左右出現(xiàn)了一個(gè)電壓平臺(tái)，下圖b為該區(qū)域的放大圖，從正負(fù)極電壓曲線上可以看到，正極電壓曲線的變化相對(duì)于負(fù)極有大約1h的延遲，隨后正極的電勢(shì)也開(kāi)始快速下降，正極電勢(shì)低于負(fù)極石墨的電勢(shì)。該電壓曲線變化非常符合銅箔溶解的特點(diǎn)，銅箔中的銅元素首先被氧化為Cu1+，Cu1+遷移到正極表面并在正極表面還原，沉積為金屬銅。

鋰離子電池放電

在整個(gè)過(guò)放電的過(guò)程中，正負(fù)極電勢(shì)變化如下圖所示，可以看到負(fù)極電勢(shì)維持在3.56V左右，對(duì)應(yīng)的為銅箔的溶解。而正極電勢(shì)變化的趨勢(shì)則比較有特別，隨著銅箔的溶解，正極電勢(shì)達(dá)到了一個(gè)最低點(diǎn)，隨后有一些輕微的反彈，然后正極的電勢(shì)開(kāi)始緩慢向著2.8V截止電壓下降，嵌鋰造成NMC電勢(shì)下降用綠色箭頭進(jìn)行了標(biāo)識(shí)，銅在NMC表面沉積造成的電壓下降用紅色箭頭進(jìn)行了標(biāo)識(shí)，Li+嵌入反應(yīng)和銅的沉積同時(shí)在正極表面發(fā)生。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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隨著放電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆姞顟B(tài)，正負(fù)極的電勢(shì)發(fā)生了反轉(zhuǎn)，即正極電勢(shì)高于負(fù)極。但是我們看到充電時(shí)正極的電勢(shì)相當(dāng)于充放電狀態(tài)反轉(zhuǎn)之前負(fù)極的電勢(shì)，這表明此時(shí)正極發(fā)生的反應(yīng)為其表面沉積的銅再次溶解，這也驗(yàn)證了負(fù)極銅箔在過(guò)放電過(guò)程中發(fā)生了溶解，并在正極表面發(fā)生了沉積。

鋰離子電池放電

為了避免銅箔在放電的過(guò)程中發(fā)生氧化和溶解，就需要控制負(fù)極的電勢(shì)不高于3.56VvsLi+／Li。在實(shí)際的過(guò)程中，負(fù)極的電勢(shì)受到電池電壓的控制，下圖展示了當(dāng)負(fù)極的首次效率高于正極，首次效率低于正極時(shí)，在充放電過(guò)程中的電勢(shì)的變化。當(dāng)負(fù)極的首次效率高于正極時(shí)，由于正極損失的容量較多，因此在放電時(shí)雖然正極已經(jīng)完全嵌鋰，但是負(fù)極仍然保有部分鋰，因此負(fù)極的電勢(shì)較低，也就不會(huì)發(fā)生銅箔溶解的問(wèn)題。但是當(dāng)負(fù)極的首次效率較低時(shí)，放電的過(guò)程中正極還沒(méi)有完全嵌鋰，此時(shí)負(fù)極的鋰已經(jīng)消耗完畢，特別是放電截止電壓又比較低時(shí)，就有可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)極的電勢(shì)過(guò)高，導(dǎo)致銅箔的溶解。因此為了避免銅箔的溶解就需要對(duì)鋰離子電池的放電截止電壓進(jìn)行謹(jǐn)慎的選擇，避免負(fù)極的電勢(shì)過(guò)高。

鋰離子電池放電

在電池的循環(huán)過(guò)程中，隨著負(fù)極SEI膜的不斷生長(zhǎng)，消耗有限的Li+，可能會(huì)加劇負(fù)極Li+不足，導(dǎo)致其在放電的過(guò)程中電勢(shì)過(guò)高，引起銅的溶解，因此需要對(duì)壽命末期的鋰離子電池的截止電壓進(jìn)行格外的關(guān)注，一般來(lái)說(shuō)將放電截止電壓設(shè)的高一點(diǎn)有利于降低銅箔溶解的風(fēng)險(xiǎn)，因此JohannesKasnatscheew認(rèn)為將截止電壓設(shè)為3V可以將銅箔溶解的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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必須高度關(guān)注鋰離子電池的安全性

賈新光

最近，杭州一輛電動(dòng)出租車發(fā)生燃燒，車輛燒毀。這件事對(duì)全國(guó)震動(dòng)很大，特別是在汽車行業(yè)大力推廣電動(dòng)車的形勢(shì)下，電動(dòng)車的安全問(wèn)題就凸現(xiàn)出來(lái)。有人認(rèn)為，電動(dòng)車發(fā)生燃燒是偶然事件，一般汽車也常發(fā)生自燃現(xiàn)象。

一般來(lái)說(shuō)，在正常情況下，鋰離子電池是安全的，汽車的自燃也是因?yàn)槭褂弥械囊恍┮蛩卦斐傻模ǜ邷?、污物、漏電、漏油等），鋰離子的安全也受到使用中不利因素的威脅?，F(xiàn)在認(rèn)為，動(dòng)力電池出現(xiàn)安全問(wèn)題的概率是百萬(wàn)分之一到千萬(wàn)分之一。

電動(dòng)車還少的時(shí)候這個(gè)概率并不起眼，但車輛數(shù)量多了后就會(huì)險(xiǎn)象環(huán)生，并且電池使用期限內(nèi)時(shí)間越長(zhǎng)安全性就越差。企業(yè)面臨的困難在于千萬(wàn)分之一概率發(fā)生的問(wèn)題，很難用幾十輛樣車和幾萬(wàn)公里的測(cè)試進(jìn)行檢驗(yàn)而得出安全性結(jié)論。

在新能源車推廣過(guò)程中，若動(dòng)力電池頻繁地發(fā)生安全事故，勢(shì)必對(duì)電動(dòng)車的推廣造成極大負(fù)面影響。

另一方面，從電池技術(shù)來(lái)講，鋰離子電池的安全型仍然有待提高。第二十五屆世界新能源汽車大會(huì)期間，比克電池有限公司首席技術(shù)官毛煥宇和湖南科力遠(yuǎn)新能源公司首席科學(xué)家宋立發(fā)認(rèn)為鋰電池的安全性仍有待提高。鋰電池起火、燃燒甚至爆炸的隱患目前仍無(wú)法完全消除。

之所以要高度關(guān)注鋰離子電池的安全性，是由于這種電池自身特性所決定的：

1、鋰離子電池能量密度很高，一個(gè)體系能量?jī)?nèi)能量越大就越危險(xiǎn)，如果發(fā)生熱失控，就會(huì)瞬間釋放出巨大的熱量，導(dǎo)致燃燒甚至爆炸。

2、鋰離子電池采用有機(jī)電解質(zhì)，本身是易燃物，存在氧化的隱患。

3、過(guò)充會(huì)使正極材料發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，可能導(dǎo)致內(nèi)部短路、過(guò)熱等。有的試驗(yàn)指出電壓5V以下，電池表面溫度是40攝氏度，5V是50度，5.5V是100度，12度時(shí)達(dá)到550度，起火爆炸。在試驗(yàn)中，過(guò)充25次以內(nèi)，電池未出現(xiàn)險(xiǎn)情，過(guò)充50次以上都會(huì)發(fā)生燃燒。

4、鋰離子電池組要求各電池單體的容量、內(nèi)阻、放點(diǎn)平臺(tái)匹配一致，還要考慮電池組的平衡與熱管理，如果單個(gè)電池出問(wèn)題，打破平衡，也會(huì)導(dǎo)致不良后果。2006年前后，這個(gè)問(wèn)題在筆記本電腦中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)，全球大約回收了上千萬(wàn)臺(tái)筆記本電腦電池，筆記本電池組只有4－8個(gè)單體，汽車動(dòng)力電池需要數(shù)百個(gè)單體，其管理難度很大，一致性要求更高。

5、有的研究報(bào)告指出，鋰離子電池的安全性問(wèn)題多發(fā)生在后續(xù)循環(huán)使用中，多次循環(huán)以后，電池的熱失控溫度閥值降低，失火的危險(xiǎn)性增加。

6、鋰離子電池對(duì)材料、工藝的要求極為嚴(yán)格，有的筆記本電池著火就是因?yàn)闃O片上沾有碎屑，有的是因?yàn)楦裟ず穸炔痪鶆颉ｄ囯x子電池要求的使用條件很難保證。比如說(shuō)要求環(huán)境溫度不超過(guò)55攝氏度，不能擠壓、難以承受大的沖擊、不能有劇烈的震動(dòng)等等。動(dòng)力電池箱盡可能布置在車輛碰撞的非變形吸能區(qū)域內(nèi),避免動(dòng)力電池在碰撞中發(fā)生擠壓變形。動(dòng)力電池箱的固定方式盡量采用與車身縱梁等穩(wěn)固件連接；單體電池采用獨(dú)立穩(wěn)定的整體框架式結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定。

電動(dòng)汽車國(guó)內(nèi)外主要法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)的FMVSS305，中國(guó)的GB/T?18384.1-2001和GB/T19751-2005，歐洲的ECER100等，但是主要是對(duì)電動(dòng)車車輛結(jié)構(gòu)和功能方面要求，而對(duì)于碰撞試驗(yàn)方面沒(méi)有詳細(xì)規(guī)定和要求，國(guó)內(nèi)類似的試驗(yàn)也相對(duì)比較少，沒(méi)有規(guī)定具體的試驗(yàn)程序和試驗(yàn)方法。電動(dòng)汽車的一個(gè)重要特點(diǎn)就是車內(nèi)裝有高電壓的動(dòng)力回路，由數(shù)十塊，甚至幾百塊儲(chǔ)能單元（如單體電池）串聯(lián)或者并聯(lián)組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)（如動(dòng)力電池組）的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)安全電壓，所以相對(duì)傳統(tǒng)汽車來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車對(duì)碰撞安全性提出了新的更高的要求。

電動(dòng)汽車碰撞試驗(yàn)不同于普通的汽車碰撞試驗(yàn)，在電動(dòng)汽車碰撞試驗(yàn)中涉及各種類型的動(dòng)力電池，以及動(dòng)力電池在車輛中的放置位置，不同的擺放位置將直接影響動(dòng)力電池在進(jìn)行汽車碰撞試驗(yàn)過(guò)程中的危險(xiǎn)性。如果電池箱受到撞擊被破壞，動(dòng)力電池就有可能產(chǎn)生爆炸，起火，威脅試驗(yàn)人員和設(shè)備的安全。

2010年，香港理工大學(xué)曾經(jīng)展示了用于電動(dòng)車的撞擊模擬中心，他們指出，電動(dòng)車與傳統(tǒng)的柴油、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車構(gòu)造完全不一樣，在整車設(shè)計(jì)、材料質(zhì)量、技術(shù)規(guī)范等方面都是全新的領(lǐng)域，以前為提高碰撞的安全性，傳統(tǒng)汽車要考慮車身、發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)；但以后的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)在發(fā)生改變，電池在底盤或在后面。這也導(dǎo)致整個(gè)汽車結(jié)構(gòu)就變了：傳統(tǒng)汽車前面非常重，車的前部要有一定的距離，前車身放置驅(qū)動(dòng)裝置；但是將來(lái)電動(dòng)車會(huì)有所改變，電池不能放在車前面，否則這個(gè)車身太重，電池有很多是放在車身底下，而相應(yīng)的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)和碰撞要求也應(yīng)該隨之改變。