自动微量闭口闪点仪在锂电池电解液安全测试中的应用

Grabner自动微量闭口闪点仪在锂电池电解液安全测试中的应用

关键词：Grabner、闭口闪点、锂电池、锂离子电池、安全测试、电解液

锂电池及原理简介

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。但自身技术要求较高，目前应用还不是很广泛。

锂离子电池常采用锂合金的金属氧化物作为正极材料，采用石墨作为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。其充电时正极的化学方程式为LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)，负极的化学方程式为6C+XLi++Xe- = LixC6，充电时电池总反应为LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6。

锂电池行业现状

中国拥有丰富的锂资源和完善的锂电池产业链，以及庞大的基础人才储备，使中国大陆在锂电池及其材料产业发展方面，成为全球最具吸引力的地区，并且已经成为全球最大的锂电池材料和电池生产基地。

2018年中国锂离子电池市场产量同比增长26.71%，达102.00GWh，中国在全球产量占比达54.03%，目前已经成为全球最大的锂离子电池制造国。我国锂离子电池市场整体趋势向好，预计2020年，中国锂离子电池市场产量将达205.33 GWh，未来两年CAGR达41.88%。

锂离子电池安全的重要性

随着手机、数码产品、电动汽车的普及，锂离子电池在人们生活中扮演着越来越重要的角色。低能量密度、循环寿命有限等使用问题常被人们诟病。但是与这些问题相比，电池安全问题却是人们关注的焦点。近些年，由于电池安全问题引发的事故比比皆是，很多问题造成的后果触目惊心，比如震惊业界的波音787“梦幻”科技锂电池起火事件，以及Samsung Galaxy Note 7大范围的电池起火爆炸事件，给锂离子电池的安全性再次敲响的警钟。

一般来说，锂离子电池出现安全问题表现为燃烧甚至爆炸，出现这些问题的根源在于电池内部的热失控，除此之外，一些外部因素也会导致安全性问题。而出现内部热失控，与锂离子电池电解液关系密切。

锂离子电池的电解液为锂盐与有机溶剂的混合溶液，其中商用的锂盐为六氟磷酸锂，该材料在高温下易发生热分解，并与微量的水以及有机溶剂之间进行热化学反应，降低电解液的热稳定性。电解液有机溶剂为碳酸脂类，这类溶剂沸点、闪点较低，在高温下容易与锂盐释放PF5的反应，易被氧化。

并且，从消防角度来看，闪点是可能引起火灾的最低温度，因此闪点也是评估电解液安全性的一项重要指标。另外，国家安监总局印发的关于《化学品物理危险性鉴定与分类管理办法》及《关于危险货物运输的建议书》中对于危化品易燃液体分类包装存储运输明确规定了闪点测试的必要性。因此，电解液闪点的测试是非常有必要的。

解决方案

对某动力电池生产企业的10个电解液样品进行闪点测试，测量结果见表3。

由数据结果可知，Grabner MINIFLASH FP VISION自动微量闭口闪点测试仪完全能够胜任电解液闪点测试，且重复性较好。