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摘 要：石油短缺、环境污染气候变暖,使全球的汽车产业面对共同的挑战,各国政府及产业界纷纷提出各自的发展战略,积极应对,以保持汽车产业的可持续发展,并提高未来的国际竞争力.新能源汽车已成为21世纪汽车工业的发展热点,而锂离子电池作为现今社会的主流汽车动力用电池,运用范围越来越广.
关键词：锂离子电池；安全性问题；安全防护
中图分类号：TM912.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）08-0101-02
1 锂离子电池综述
1.1 锂离子电池定义
锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作.在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态；放电时则相反.一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池,是现代高性能电池的代表.
1.2 锂离子电池的分类
①按外形分,可分为方形锂离子电池、圆柱形锂离子电池、异性锂离子电池.
②按照外部封装方式分,可分为钢铝壳电池、塑壳电池、铝塑软包电池.
③按锂离子电池正极材料的不同,可分为锰酸锂离子电池、磷酸铁锂离子电池、磷酸亚铁锂离子电池、镍钴锂离子电池或镍钴锰锂离子电池.
④按照锂离子电池所用电解质材料的不同,可分为聚合物锂离子电池和液态锂离子电池.
1.3 锂离子电池的结构
锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液、安全阀、电池壳等组成.
①正极：正极物质在锰酸锂离子电池中以锰酸锂为主要原料,在磷酸铁锂离子电池中以磷酸铁锂为主要原料,在镍钴锂离子电池中以镍钴锂为主要材料,在镍钴锰酸锂离子电池中以镍钴锰锂为主要材料.在正极活性物质中再加入导电剂、树脂粘合剂,并涂覆在铝基体上,呈细薄层分布.
②负极：负极活性物质是由碳材料和粘合剂的混合物再加上有机溶剂调和制成糊状,并涂覆在铜基上,呈薄层状分布.
③隔膜：隔膜的功能是关闭和阻断通道,它一般是聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过.
④电解液：电解液是以混合溶剂为主体的有机电解液,聚合物的则使用凝胶状电解液.
⑤安全阀：为了保证锂离子电池使用过程中的安全,在锂电池的电池壳表面设置安全阀,防止内部压力过高.
⑥电池壳：锂离子电池的外壳根据材料分主要有钢壳、铝壳、塑胶壳壳、铝塑壳（软包）,材料不同,不同锂离子电池的封装工艺各也不尽相同.
1.4 锂离子电池的特点
锂离子电池有许多显著的特点,它的主要优点如下.
①工作电压高,锂离子电池额定工作电压为3.7V,为Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍.
②能量密度大,体积容量和质量容量分别可达4 00Wh/cm3和125 Wh/kg,最大可达500 Wh/cm3.
③循环寿命长.可达1 200次左右,磷酸铁锂电池在低深度放电的情况下可达8 000次.
④自放电率低,锂离子电池月自放电率仅为10%,不到Ni-
Cd＼Ni-NH自放电的一半.
⑤无记忆性,没有Ni-Cd＼Ni-NH电池一样的记忆效应.
⑥对环境无污染,称为绿色电池.
⑦可根据实际空间需要,能够制造成任意形状.
2 锂离子电池的安全性问题
锂离子电池最常见的安全性问题主要有以下几种.
2.1 短路问题
①外部短路时,由于外部正负极被短接或负载阻值过低,电池瞬间大电流放电.根据P等于I2R,产生巨大热量.
②内部短路,主要原因是电池内部的隔膜被穿透,正负极形成短路,产生大电流,温度急剧上升导致隔膜熔化,进而使内部短路进一步加剧.
2.2 气体性问题
①锂离子电池内部的有机电解液在大电流或高温的条件下会被气化,导致内部压力升高达到一定程度会冲破壳体,在无安全阀或安全阀失效的情况下导致爆炸的危险.
②在大电流充电和过充的的情况下,正极锂的氧化物也会发生氧化成金属锂,一旦和空气直接接触,引起燃烧,有可能引燃电解液,导致气体急速膨胀,发生爆炸.
2.3 绝缘防护问题
电压这是因为动力汽车为达到较好的能量利用,动力电压不断提高,由以往的几十伏已经提高至目前100～600 V,远超过安全电压,如果锂电池的绝缘防护做得不好,动力电池高电压将会电池金属外箱或金属车身对乘员产生电击伤害.
2.4 电路连接可靠性问题
长时间大电流工作的动力电池如有局部接触不良,或螺丝松动,接触不良的地方内阻大,导致局部的温度急剧上升,热量会熔化导体外部的绝缘层,使导体处于裸露的状态,导致发生电击或短路的危险.
2.5 机械结构防护问题
一方面当动力汽车发生碰撞时,电池将承受巨大的冲击载荷,并且可能受到挤压、穿刺等损坏,严重的造成电池的燃烧、爆炸等危险.另一方面动力汽车的工作环境为一个动态环境,长期在路面上颠簸,容易导致电池固定松动,造成一些机械性的伤害和连接件的松动导致的一些问题.
3 安全防护
安全电压：人体的安全电压多采用36 V,根据国际电工标准（IEC60529）——为蓄电池驱动的道路车辆提供能量的点起装置,对正常工作中的触电防护要求为在任意可接触的触点间的峰值电压应低于42.3 V.
安全电流：根据国家相关安全标准,人体允许电流不超过30 mA,某些特殊场合下将更小.
电池绝缘阻值：在电池的整个寿命周期内,按照标准计算方法计算得到的绝缘电阻值,除以电池的标称电压U,所得值应大于100 Ω/V.
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参考文献：
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