Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов И.А. Профатилова, В.А. Тарнопольский Департамент развития, Группа компаний “Рус

Основные подходы к повышению безопасности ЛИА
Стандарты безопасности современных литий-ионных аккумуляторов
Заключение
Введение. Принцип работы ЛИА и основы безопасности
Содержание
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

1. Ведение. Принцип работы литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) и основы безопасности
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

Внутреннее устройство и схема работы ЛИА
Химическая энергия → электрическая энергия
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов
+
-
+
+
-
Высокая удельная энергия (250-400 Вт•ч/л)
Высокие значения емкости и
напряжения (3.5-4.2 В)
Отсутствие эффекта памяти
Чувствительность к перезарядам
и переразрядам
Проблемы с безопасностью – вероятность
воспламенения и взрыва
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

Массовые отзывы литий-ионных аккумуляторов и батарей ведущими производителями
1995 - 2008 гг.
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

Основные факторы определяющие безопасность ЛИА
Воздействие
Дизайн ЛИА
Компоненты ЛИА
Анод
Катод
Электролит
Сепаратор
Реакции
термического
разложения
Экзотермическое
тепло
Термический разгон аккумулятора
Разгерметизация,
горение, взрыв
Типы воздействий:
Внешнее или внутреннее
короткое замыкание
Нагревание от внешнего источника
Перезаряд / переразряд
Механическое повреждение
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

Что происходит при разогреве аккумулятора?
0 100 200 300 400
Разложение защитной
плёнки на аноде
[выделение тепла]
Плавление полиолефинового
сепаратора [поглощение тепла]
Термическое разложение
электролита
LiC6 + электролит
Li1-xCoO2 + электролит
Выделение О2 из катода
Экзотермические реакции между продуктами разложения защитного слоя, связующего (PVdF) и LiC6/O2
Температура, оС
Электрохимические реакции
при заряде аккумулятора
Анод: C + Li+ + e- ? LiC6
Катод: LiCoO2 ? Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

2. Основные подходы к повышению безопасности ЛИА
2.1 Внешние электронные элементы защиты
2.2 Использование блокирующего сепаратора
2.3 Модификация электролита
2.4 Повышение безопасности материала анода
2.5 Повышение безопасности материала катода
Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)