鋰離子電池產品安全問題原因分析

鋰離子電池產品經過30年的產業化發展，安全技術取得了長足的進步，有效地控制了電池內副反應的發生，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，近年來還是屢屢發生爆炸傷人或因安全隱患召回產品等事件。我們總結造成鋰離子電池產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、負極活性物質、隔膜、電解質和外殼等，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 生產工藝問題
電芯原材料檢測不嚴，生產環境差，導致生產中混入雜質，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， 可能就會發生副反應而增大電池內壓，對安全造成影響；由于生產工藝水平的限制， 在電芯的生產過程中，產品無法達到良好的一致性，比如電極基體平整度差、電極活性材料出現脫落、活性材料中混入其它雜質、極耳焊接不牢、焊接溫度不穩定、極片邊緣有毛刺以及關鍵部 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 電芯設計缺陷，安全性能降低
在結構設計上，許多對安全有影響的關鍵點沒有被廠家重視，如關鍵部位沒有絕緣膠帶，隔膜設計沒有留有余量或余量不足，正負極容量比設計不合理，正負極活性物質面積比設計不合理，極耳長度設計不合理等，這些都可能對電池的安全性埋下隱患。另外在電芯的生產過程中，一些電芯生產廠家為了節省成本和提高性能，盡量節省和壓縮原材料，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品，廠家為了增加產品競爭力，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副反應和劇烈反應的發生，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。

1 選用安全系數更高的原材料
選用安全系數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計
電芯是將電池各種物質組合起來的紐帶，是正極、負極、隔膜、極耳和包裝膜等系統之集成，電芯結構設計，不單影響到各種材料性能的發揮，還對電池的整體電化學性能、安全性能產生重要的影響。材料的選擇與電芯結構設計正是一種局部與整體的關系，在電芯設計上，應該結合材料特性來制定合理的結構模式。

另外，在鋰電池結構上還可以考慮一些額外的保護裝置，常見的保護機構設計有以下幾種：

1 采用開關元件，當電池內的溫度上升時，它的阻值隨之上升，當溫度過高時，會自動停止供電；

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


3 提高工藝水平

努力做好電芯生產過程中的標準化和規范化。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，保證工藝質量，縮小產品間的差異；在對安全有影響到關鍵步驟設置特殊工步（如去極片毛刺、掃粉、對不同的材料采用不同的焊接方法等），實施標準化質量監控，消除缺陷部位，排除有缺陷產品（如極片變形、隔膜刺破、活性材料脫落和電解液泄漏等）；保持生產場所的整潔、清潔， 實施5S管理和6-sigma質量控制，防止生產中混入雜質和水分，盡量減少生產中的意外情況對安全性的影響。

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