对比分析：镍氢电池与三元锂电池的安全性比较

李文婷 认证作者2023/8/23 8:08:59

在近年来随着移动设备和电动汽车市场的快速增长，各种类型的蓄能技术逐渐成为热门话题之一。其中，镍氢和三元锂作为两种主要的高能量密度储存方式备受关注。从安全角度考虑，这两种储电存储体系之间存在一定的差异与特点，本文将对比分析它们的安全性比较：

1. 热失控问题

在电池充放电过程中，若温度超过一定范围（例如过高温）则会导致化学反应加剧、发生自发的爆炸等风险事件。镍氢和三元锂两种储能体系都存在这种危险性。然而，由于它们具有不同的特性及设计结构差异，使得热失控发生的概率不同：

1. 镍氢电池中的热失控问题

镍氢电芯中主要包含一个负极、两个正极以及一层电子封装体（EMB）等组成元件的复合材料片层。其中阴极使用碳化硅作为阳离子载体，具有良好的高温稳定性；而正极为钴酸锂和固态氧化剂进行电池组连接和保护。在充电时，由于负极上的镍与氧发生化学反应释放出热能，可能会导致电子封装体的熔融或爆炸等情况出现。因此需要采取有效的温度监测及管理措施来确保安全运行。

2. 三元锂离子电池中的热失控问题

三元锂电芯是一种采用液态金属作为负极材料、并分别与正极之间的有机硅质料层连接起来构成的基本结构的复合体，具有较高的能量密度和较长寿命的特点；而阴极则通常使用氧化钴或二氧化物。由于电子封装体位于液体中的位置比较偏内部，因此电池组中所包含的热能可能会较快地传递到电解液内部。如果温度过高或者负极上的金属与阳离子之间发生化学反应导致锂气（Li）释放等情况出现时会导致燃烧或爆炸事故发生。

2、安全性特点对比

在充电过程中，镍氢电池通常采用阴极材料如碳化硅来保护正极为钴酸锂的安全稳定性；而三元锂电芯则使用有机固态氧化物作为负极和二氧化钛等金属为正极进行组装连接。这两种结构对于避免热失控事件具有不同的方式实现：

对于镍氢电池，通过对阴极材料的选择来减少化学反应速率以及降低温度增高的程度；而三元锂电芯则使用更稳定、安全性较高的有机固态氧化物作为负极为阳离子载体进行连接。

在充电过程中产生的热能能够较快地传递到电子封装体内部（正极和阴极），可能导致金属与阳离子之间发生化学反应或电池组中的液化现象；而三元锂电芯由于采用有机固态氧化物作为负极为阳离子载体的保护层有助于降低这些风险。

不同储能体系在安全管理上的策略也有所差异

如镍氢电池通常需要进行温度监测和限制充电功率等措施，以确保安全性；但对于三元锂电芯则可以通过设计优化、材料选择以及控制系统等方面来提升其热失控事件的防范能力。

虽然两种储能体系都存在一定的安全风险问题，但是由于它们具有不同的特性及设计结构差异，使得在处理热失控事件时可以采取不同策略以实现更好的安全性。因此，根据具体的应用场景和需求选择适合的技术并不断完善将有助于提高整个储存技术的可靠性与安全性水平。