深度解析锂离子电池相关安全问题

我们现在生活中使用最多的手机内部安装的是锂离子电池，造成锂离子电池爆炸的原因重要有六大方面：

一.外部短路

外部短路可能由于操作不当，或误使用所造成，由于外部短路，电池放电电流很大，会使电芯的发热，高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏，造成内部短路，因而爆炸。外部短路可能的工位：

²上电芯未对好，造成正负极接触；

²电芯在周转过程中打火；

²用户在使用时正负极短路；

²保护线路板失效。

二.内部短路

由于内部出现短路现象，电芯大电流放电，出现大量的热，烧坏隔膜，而造成更大的短路现象，这样电芯就会出现高温，使电解液分解成气体，造成内部压力过大，当电芯的外壳无法承受这个压力时，电芯就会爆炸。内部短路的工位：

²正负裁大片毛刺；正负极分小片掉料；负极铆焊未拍平，有毛刺；

²卷绕不齐；上部胶位置不对；高温胶纸包住负极耳；贴底部胶未完全包住底部；

²隔膜纸有砂眼；烘烤时温度太高烘坏隔膜；

²压扁时压力太大；

²组装短路电芯未检出；组装微短路电芯下流；激光焊短路电芯未检出；

三.过充

电芯过充电时，正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化，而放出的锂过多也容易无法插入负极中，也容易造成负极表面析锂，而且，当电压达到4.5V以上时，电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。过充可能的工位：

²预充时电流设置过大；预充柜个别点电流过大；检测时电流设置过大；

²电芯容量不足；

²检测时个别点电压偏大；用户使用时充电器电压偏大。

四.过放

五.水份含量过高

水份可以和电芯中的电解液反应，生产气体，充电时，可以和生成的锂反应，生成氧化锂，使电芯的容量损失，易使电芯过充而生成气体，水份的分解电压较低，充电时很容易分解生成气体，当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大，当电芯的外壳无法承受时，电芯就会爆炸。

六.负极容量不足

当正极部位对面的负极部位容量不足，或是根本没有容量时，充电时所出现的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中，会析在负极的表面，形成突起状枝晶，而下一次充电时，这个突起部分更容易造成锂的析出，经过几十至上百次的循环充放电后，枝晶会长大，最后会刺穿隔膜纸，使内部出现短路。负极容量不足的工位：

²正极来料容量偏高；正负极搅拌不均；正极敷料量偏大；正极涂布不均；正极头尾部堆料；

²负极来料容量偏低；负极涂布不均；负极暗痕；负极划痕；负极凹点；负极露箔；负极颗粒；负极压片时压死；正负极分档配对错误；负极包不住正极；

电池的爆炸原因可能对很多人来说比较难理解，大家并不明白什么样的行为可能会导致电池的爆炸，在给手机充电过程中也不会意识到什么样的行为是错误的操作，会出现危险，下面介绍几个锂离子电池使用注意的小细节，希望能够根据指导准确充电与使用手机：

手机的使用已经广泛的深入我们的生活，但是关于另外一类新能源汽车，有人可能会充满疑问，新能源汽车究竟是什么？它是使用电池的吗？汽车中的电池安全吗？接下来一一解惑：

一.新能源汽车是什么？

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料动力电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。目前我国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。重要有以下三类，

电动汽车是目前市面上可见的、有机会取代传统汽、机车的新型交通工具。传统车辆的动力来源是汽油或柴油引擎，除引擎本体外，还要油箱、油泵、过滤器、空气滤清器、化油器、喷嘴与点火装置等组件，同时排气管装有消音器，而且水冷式引擎还要冷却水系统。相比较之下，电动汽车的动力系统显得较为单纯。

二.新能源汽车中的电池

目前市场上常见的电动汽车，其动力系统分为两种，一种是采用蓄电池系统的电动汽车，重要的动力组件是电池组、充电器、电力控制器与马达等，因此动力系统较为简单；另外还有以燃料动力电池为动力系统的电动汽车。

从全球新能源汽车的发展来看，其动力电源重要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料动力电池、铅酸电池、超级电容器，其中铅酸电池、超级电容器大多以辅助动力源的形式出现。重要原因是这些电池技术还不完全成熟或缺点明显，与传统汽车相比不管是从成本上、动力还是续航里程上都有不少差距，这也是制约新能源汽车的发展的重要原因。由于汽车要大电流来带动，所以锂离子电池的特性较为合适，不过由于锂离子电池在安全性上的考虑，假如制程有瑕疵会有预热起火等问题，所以现在也有许多新产品，希望在安全性上得以提高。

目前市面上主流纯电动汽车型所选用的电池类型：

磷酸铁锂离子电池，是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，特点就是不含钴等贵重元素，原料价格低，而且磷、铁在地球上的含量丰富，不会有供料问题。它的理论工作电压适中（3.2V）、单位重量下电容量大（170mAh/g）、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。优点就是，具有更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属（原材料成本低）、支持快速充电、工作温度范围广。缺点就是，存在一些性能上的缺陷，比如振实密度与压实密度很低，导致电池的能量密度较低，材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差，知识产权等问题。

三元聚合物锂离子电池，是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂离子电池。优点就是，能量密度高，循环性能好，目前，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂离子电池水平。缺点就是，高温结构不稳定，导致高温安全性差，且pH值过高易使单体胀气，进而引发危险，目前造价较高。

三.新能源汽车电池的安全性

怎么评判电池的安全性能，我认为可以从三个方面考量。

1.是否会自燃、爆炸？

至于电动汽车的电池为何会爆炸，还是要从原材料说起。磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池，这两种材料都会在到达一定温度时发生分解，不同的是，三元锂材料会在更低的200度左右发生分解，而磷酸铁锂材料是在800度左右。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈，会释放氧分子，在高温用途下电解液迅速燃烧，发生连锁反应，所以三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。因此，有人说磷酸铁锂离子电池是目前最安全的电动汽车电池。

2.电池的高压电流是否安全？

有关这点，要结合到车的设计一起看，也就是说因车而异。我看过腾势的一个公布会，里面说到，这款电动汽车的高压设计是完全按照戴姆勒高压安全要求设计的。若真是这样，那我们就不用担心了，因为，戴勒姆的高压安全设计要求，是梅赛德斯-奔驰、保时捷、宝马、奥迪、大众5家汽车公司一致认可的。就冲这五个牌子，也值得我们信任了。

3．电池的辐射大不大？

这里必须要提出表扬的是，我们国家在电磁标准方面的要求是很严格的，甚至有些部分的要求是要高于国际标准的。根据联合国国际卫生组织有关电磁辐射电磁场的安全标准，磁场辐射安全标准为100μT。我们的手机、充电器、电脑等电子产品均带有磁场，数值是在4μT左右。再直观一点，手机看微信时的电磁辐射为0.20μT，发微信时的电磁辐射为0.45μT，而播放视频时的电磁辐射高达19.00μT。而电动汽车的电磁辐射，我找到了爱卡汽车网上的几组实测数据：比亚迪e6约为2.95μT；江淮iEV4纯电动汽车约为0.597μT；腾势车内磁场水平最高处约为0.39μT。所以，关于电动汽车的电磁辐射安全性大可放心。

电动汽车电池到底哪个好，目前业内也存在很多的分歧，但有一点是一致的，就是，至今尚未有任何一种电池技术能真正满足新能源汽车动力锂电池的所有技术要求。但通过我们上面的比较分析，可以看出磷酸铁锂离子电池的表现还是更为稳定和安全的。假如要根据此选择购车的话，还要更多的参考车辆的其他性能和配置。

最后，为了大家放心的使用手机和新能源汽车，目前世界上多个国家和国际组织都推出了电池、汽车安全标准和检验要求，其中锂离子电池和新能源汽车应用比较广泛的几个标准和检测有:

1)IEC62133Edition1.0便携式和便携式设备用密封含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池（Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytesSafetyrequirementsforportablesealedsecondarycells，andforbatteriesmadefromthem，foruseinportableapplications）；

2）IEC61960Edition1.0便携式设备用含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池-二次锂离子电芯和电池（Secondarycellsandbatteriescontain-ingalkalineorothernon-acidelectrolytesSecondarylithiumcellsandbatteriesforportableapplica-tions）；

3）IEC60950-1Edition1.0信息技术设备的安全（InformationtechnologyequipmentSafetyPart1:Generalrequirements）；

4）IEC60086-4:2007一次电池-第四部分：锂离子电池安全（Primarybatteries–Part4:Safetyoflithiumbatteries）；

5）UL1642Ed4锂离子电池（LithiumBatteries）；

6）UL2054Ed2民用和商用电池（HouseholdandCommercialBatteries）；

7）UNST/SG/AC.10/11/Rev.4-2003危险品货物运输建议书-试验和标准手册（RecommendationsontheTransportofDangerousGoodsManualofTestsandCriteria，FourthRevisedEdition）；

8）GB/T18287-2000《蜂窝电话用锂离子电池总规范》；

9）JISC8714:2007便携式电子设备用锂离子电池的单电池即电池组的安全试验；

10）IEEEStd1625-2004笔记本电脑用可充电电池（IEEEStandardforRechargeableBatteriesforPortableComputing）；

11）IEEEStd1725-2006移动电话用可充电电池（IEEEStandardforRechargeableBatteriesforCellularTelephones）。

目前锂离子电池的各种标准重要从3个角度来考察锂离子电池的电性能及安全性能：1）产品使用安全性；2）环境适应性；3）电性能。不同的标准对电池的检测各有侧重，例如：IEC61960重要侧重于锂离子电池的电性能测试；IEC62133和日本JISC8714要求侧重于产品使用安全和环境适应性安全；GB/T18287不仅包含了部分安全检测项目，还涵盖了性能测试；UL2054和UL1642则全面考察电芯和电池在各种使用环境下，包括故障条件、重压条件和燃烧条件下的安全性。

¶新能源汽车标准和检测电动汽车标准

需执行的标准和检验项目：

需执行的标准：必须满足现有的常规汽车检验项目；需满足相关专项标准并提交相应的检测报告；动力蓄电池和超级电容器的检测可以只按QC/T741~QC/T744进行；锂离子蓄电池统一按QC/T743-2006；锌空气蓄电池按GB/Z18333.2-2001;

需检测的项目：常规汽车检验项目+新能源汽车整车专项检验项目；电池、超级电容、电机及控制器在指定检测机构或技术中心进行；新能源汽车其它专项检验项目。

一月十五日，第一电动网从工信部官网获悉，《有关进一步做好新能源汽车推广应用安全监管工作的通知》正式公布。《通知》提出，新能源汽车生产公司是安全第一责任人，对整车产品负总责。地方政府有关部门要切实做好安全监管工作，行业组织也要充分发挥行业自律和技术支撑用途。

该《通知》是首个全面针对新能源汽车安全提出的监管总则。在公司层面，要求提升产品质量安全水平，建立健全公司监测平台，提高售后服务能力，配合做好产品质量检查工作。地方政府层面，必须加强组织领导，建立健全地方监测平台，以及安全事故处理机制。行业协会要充分发挥行业自律用途，研究建立新能源汽车安全信用评价体系，定期完成评价报告；根据要推荐、组建专家组，协助政府部门开展安全事故调查等。

工信部表示，将会同有关部门，加强对公司监测平台、地方监测平台的监督，加强公司生产一致性监管和产品质量安全考核。关于存在未按规定建立监测平台、发生车辆产品质量安全事故、虚报瞒报、弄虚作假等问题的公司或车型，视问题性质、严重程度采取公开通报、责令限期改正，暂停或取消新能源汽车推广应用推荐车型目录、车辆生产公司及产品通告等措施。

与此同时，工信部还公布了《电动客车安全技术条件》。从人员触电、火灾防护、事故处理、乘客逃生、整车结构、远程监控等方面综合考虑，在充分借鉴现有传统客车、电动汽车相关标准和已有的上海、北京等地方标准的基础上，提出更高的技术要求，以提升行业安全技术水平。

最后，专家介绍：

作为能量载体，锂离子电池必然具有一定的危险性，但这种危险性完全可以通过系统的措施来加以控制。我国汽车技术研究中心动力锂电池领域首席专家、电池测试与应用技术联盟秘书长王芳认为，传统车的汽油箱和燃料动力电池汽车的高压氢气储罐，也都具有危险性，每年发生的传统汽车自燃以及碰撞起火事故也不在少数。

电动汽车的安全隐患，不应全部怪罪到动力锂电池身上。2015年以来的17起事故中有4起是电池系统事故、有6起是相关部件事故、有2起是充电系统缺陷引起，还有5起是违规改装或者不当使用引起。李东认为，确保电动汽车安全，既涉及全产业链，也涉及产品的全生命周期。从全产业链来说，事故原因涉及电池单体、电池组和管理系统、线束、高压部分、充电桩、充电站等。从全生命周期看，涉及电池及整车的制造存储、运输使用维护、报废回收拆解等各个环节。

电动汽车安全技术涵盖动力锂电池、整车和充电基础设施三部分。欧阳明高认为，就电池公司而言，必须千方百计将热失控的风险和危害降到最低。目前，我国动力锂电池公司的磷酸铁锂技术已经相对成熟，三元正极、石墨负极单体电池的安全性也取得了大幅提升，在阻燃隔膜、阻燃电解性、阻燃安全性方面都实现了创新，单体电池产品的检测结果与国外没有特别大的差别。