在新能源產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的浪潮中，單體動(dòng)力鋰離子電池憑借高能量密度等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域。但近年來(lái)，電池熱失控引發(fā)的燃燒、爆炸事故頻發(fā)，成為行業(yè)發(fā)展的阻礙。光子灣科技可通過(guò)高端光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)和材料機(jī)械性能評(píng)估專長(zhǎng)，為鋰離子電池安全性研究提供深度技術(shù)支持，助力行業(yè)精準(zhǔn)把控電池安全性能。本文將從多維度系統(tǒng)解析單體動(dòng)力鋰離子電池的安全性。

#Photonixbay.01

鋰電池熱失控及安全性能

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1. 熱失控現(xiàn)象

熱失控是鋰離子電池安全事故的根源。過(guò)充電、內(nèi)部短路或外部高溫等因素，會(huì)觸發(fā)電池內(nèi)部劇烈的鏈?zhǔn)椒艧岱磻?yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在3C 充電電流、10V 終止電壓的過(guò)充工況下，當(dāng)電池溫度超過(guò) 80℃后，發(fā)熱速率呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，遠(yuǎn)超散熱速率；部分電池溫度突破 150℃時(shí)，殼體破裂，進(jìn)而引發(fā)燃燒、爆炸，嚴(yán)重威脅電動(dòng)汽車等應(yīng)用場(chǎng)景的安全。

2. 電池的放熱反應(yīng)

電池內(nèi)部放熱機(jī)制復(fù)雜，主要包括焦耳熱、化學(xué)反應(yīng)熱、極化熱與副反應(yīng)熱。焦耳熱遵循歐姆定律（Q=I2Rt），與電流和內(nèi)阻正相關(guān)；電化學(xué)反應(yīng)伴隨吸放熱過(guò)程；大電流充電時(shí)極化加劇產(chǎn)熱；異常工況下，SEI 膜分解、正極材料分解等副反應(yīng)啟動(dòng)，形成“溫度升高 - 副反應(yīng)加劇 - 熱量累積” 的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致熱失控。

3. 熱失控防止途徑

熱失控防控需多層面協(xié)同。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，優(yōu)化布局降低內(nèi)阻并配備安全閥；制造環(huán)節(jié)借助光子灣科技精密測(cè)量技術(shù)，嚴(yán)控設(shè)備工藝，減少極片毛刺；原材料選用熱穩(wěn)定性優(yōu)異的正負(fù)極材料，添加阻燃、過(guò)充保護(hù)添加劑。

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鋰電池結(jié)構(gòu)與安全性能

鋰電池基本結(jié)構(gòu)

1. 電池溫度分布

電池內(nèi)部溫度不均，極耳處因電阻大溫升明顯。通過(guò)優(yōu)化極耳設(shè)計(jì)、調(diào)整極片長(zhǎng)寬比可降低內(nèi)阻。相比圓柱電池，方形卷繞或疊片式鋁塑膜軟包電池內(nèi)阻小、散熱佳，安全性更優(yōu)。

2. 安全裝置

安全閥、PTC 元件等是電池安全的重要防線。圓柱與方形電池的安全閥在氣壓超標(biāo)時(shí)自動(dòng)泄壓，鋁塑膜電池通過(guò)膨脹卸壓；PTC 元件在過(guò)充或短路時(shí)，因溫度升高電阻驟增，限制電流保護(hù)電池。

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設(shè)備工藝與安全性能

鋰電池生產(chǎn)的核心設(shè)備

1. 鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備

鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備呈現(xiàn)大型化、精密化、自動(dòng)化特征，為適配大容量電芯，卷繞機(jī)需兼容100mm 以上寬度電芯，疊片機(jī)可處理 100 - 200 層疊片。高精度設(shè)備將卷繞端面精度控制在 < 0.1mm、疊片精度 < 0.3mm，顯著提升電池一致性與生產(chǎn)效率。

2. 工藝與安全性能

制造缺陷是安全隱患的重要來(lái)源。極片厚度不均會(huì)導(dǎo)致鋰枝晶生長(zhǎng)、內(nèi)短路；毛刺易刺穿隔膜。采用激光切割等新工藝，結(jié)合嚴(yán)格的環(huán)境控制，可有效減少生產(chǎn)缺陷。

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鋰電池原材料與安全性能

生產(chǎn)鋰電池的原材料

1. 正負(fù)極材料

正負(fù)極材料直接影響電池安全。正極中磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定性優(yōu)異；負(fù)極中鈦酸鋰嵌鋰電位高，能有效防止鋰枝晶生成。此外，活性物質(zhì)顆粒尺寸、SEI 膜質(zhì)量也對(duì)安全性有重要影響。

2. 電解液及添加劑

電解液需選用高分解電壓有機(jī)溶劑，并添加過(guò)充保護(hù)、阻燃劑。不同配方（如EC/DEC、PC/DEC 體系）分解電壓存在差異，需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景精準(zhǔn)選擇。

3. 隔膜

隔膜熱穩(wěn)定性是關(guān)鍵。達(dá)到遮斷溫度時(shí)微孔閉合阻斷電流，破裂溫度則導(dǎo)致正負(fù)極短路。PP - PE - PP 復(fù)合膜、陶瓷涂層隔膜等新材料的應(yīng)用，有效提升了隔膜的熱穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度。

單體動(dòng)力鋰離子電池的安全性研究是新能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。光子灣科技將持續(xù)深化高端光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)與材料性能評(píng)估體系的創(chuàng)新應(yīng)用，為企業(yè)提供更專業(yè)、更精準(zhǔn)的技術(shù)服務(wù)，助力攻克電池安全難題，推動(dòng)半導(dǎo)體、鋰電等高端制造領(lǐng)域向安全、高效方向邁進(jìn)。

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