涉水锂离子电池的腐蚀与析氢风险研究

涉水锂离子电池的腐蚀与析氢风险研究

于广超  周庆召（通讯作者）

天津市捷威动力工业有限公司  天津市 300380

摘要：锂离子电池具有高储能比、长寿命等特点，被应用于交通、生活等各个方面，可以有效满足实际所需。目前，锂离子电池在新能源汽车中广泛应用，但其涉水中存在腐蚀与析氢风险，这会造成安全隐患，甚至引发事故。为了保证安全使用，应对涉水锂离子电池的腐蚀与析氢风险进行研究，确保有一个全面了解。

关键词：涉水；锂离子电池；腐蚀；析氢风险

由于锂离子电池性能优越，因此，其受到了人们的关注。同时，涉水锂离子电池的腐蚀和析氢风险让人们对其安全使用充满了担忧，需要进行深入分析。通过研究了解涉水锂离子电池的腐蚀和析氢风险原因、特点等，并在此基础上采取有效应对措施，确保锂离子电池使用的安全性。

一、涉水对锂离子电池的影响

锂离子电池性能优越，因此，其应用范围较广。根据科学调查显示，由于市场需求增加，我国锂离子电池产量在逐年上升，创造出巨大经济效益。与此同时，锂离子电池使用风险让人们非常担忧，其中，锂离子电池的热失控危险性较高，造成这一问题的原因包括过度充电、损坏、老化等。一旦出现热失控，锂离子电池内部结构会发生变化，并且产生有毒气体。关于锂离子电池热失控防护，很多学者进行了研究，并提出了各自看法，确保锂离子电池的安全使用。另外，随着研究的不断深入，锂离子电池热失控防护水平也在不断提升，为安全使用提供保障。从目前情况来看，关于锂离子电池热失控防护从未停止，防护方式变得更多，而且防护技术也趋于成熟。现有关于锂离子电池安全研究主要集中在热失控方面，关于涉及方面的安全问题研究比较少。[1]

目前，气候条件发生了很大变化，我国极端天气频发。例如，某一地区发生暴雨，导致城市内涝，这不仅威胁到人民群众生命财产安全，而且让新能源汽车、电瓶车中的锂离子电池遭受水浸，这会严重影响到电池正常使用。锂离子电池涉水后，二次使用是否安全成为人们关注的焦点，极有可能存在安全隐患，导致意外事故发生。另外，锂离子电池在海事设备和船舶上也得到了广泛使用，为其运行提供动力来源，由于锂离子电池长期处于涉水环境中，电池性质可能会发生改变，甚至会产生一些危害气体，这会影响到锂离子电池的安全使用。因此，对于涉水锂离子电池安全问题要引起重视，应进行深入研究，确保锂离子电池的安全使用，从而发挥出有效作用。[2]

二、涉水锂离子电池的腐蚀问题

对涉水锂离子电池腐蚀问题进行分析，结果表明主要为两个方面，一是电解液对金属会产生腐蚀作用，二是水对电池内部材料会产生腐蚀作用。其中，电解液对金属腐蚀是最为主要的问题，这种情况不仅常见，而且危害性比较大。所以，对于电解液对金属腐蚀要深入分析，确保有全面了解。对锂离子电池电解液分析，其中含有有机溶剂、离子液体等物质，当这些物质和金属接触之后会发生化学反应，从而出现电解液腐蚀情况。另外，电解液腐蚀还会释放出有毒气体和热量，其中，有毒气体会对周围空气质量造成影响，严重时会对人体造成伤害。同时，当释放出热量达到一定程度时，温度会不断升高，容易引发锂离子电池发生爆炸或者火灾，导致意外事故出现。由此可见，涉水锂离子电池腐蚀问题比较严重，受到腐蚀问题影响会出现更加严重问题，所以，对此应提高重视程度。

另外，水是影响涉水锂离子电池腐蚀的一个重要因素，同样会造成相关问题。当涉水锂离子电池遭受浸水后，电池内压力会发生变化，从而出现大量气泡。由于出现大量气泡，使得锂离子电池密封性遭受破坏，电子元件也会遭受不同程度的损坏，导致电池无法正常使用。当电子元件出现损坏之后，水会进入到锂离子电池的内部，此时，电极会与其他物质接触，腐蚀问题也就因此发生。所以，分析涉水锂离子电池腐蚀问题时，必须将水的影响考虑进来，对其进行全面分析，确保有准确了解。当锂离子电池处于涉水环境中时，水会进入到电池内部，导致内部结构发生改变，慢慢地腐蚀问题就会出现。

涉水锂离子电池的腐蚀问题是一个非常大的问题，所以要提高重视程度，并进行深入分析。针对于出现的腐蚀问题，先要弄清楚腐蚀原因、危害等，并采取有效防护措施，从而避免涉水锂离子电池腐蚀问题发生。一般情况下，会采用电池涂层的方式，这样，当电池处于涉水环境时，水与电池是相互隔离的，水不会对电池产生直接影响。增加电池密封性也是一种有效方法，如果电池密封性不足，水会进入到电池内部，最终出现腐蚀问题。所以，应该从根源上解决，只有增强电池密封性，让电池内部处于一个密闭的环境中，水分才不会进入内部，有效防止腐蚀问题发生。另外，减少电解液散发也可以起到防止腐蚀的作用，主要原因是电解液是造成腐蚀的主要原因，通过减少电解液，可以大大降低腐蚀问题发生几率。关于涉水锂离子电池腐蚀问题的解决方法还有很多，要进行深入研究，并根据实际情况选择合理解决方法，最大程度避免涉水锂离子电池腐蚀问题出现，保证电池的安全使用。

三、涉水锂离子电池的析氢问题

涉水锂离子电池的析氢问题是指电池内部金属和水接触之后反应产生氢气。同时，这些氢气和电解液中的氧气会发生反应，从而形成酸，这些酸具有污染性。如果电池发生过热并溶解，电池内部金属和水会发生反应，从而产生大量的氢气。当氢气达到一定程度之后，电池可能会发生爆炸。因此，需对涉水锂离子电池的析氢问题进行研究，并弄清楚问题产生的原因、过程等，从而明白析氢问题的危害。关于涉水锂离子电池的析氢问题研究一直从未停止，对析氢问题认识也更加深刻，为析氢问题的解决提供参考依据，从而避免析氢问题的影响。

针对于涉水锂离子电池析氢问题，应该采取有效措施处理。第一，合理设计电池结构。根据电池特点、使用性能等对结构优化设计，可以减低析氢问题出现概率。第二，合理选择电解质和电极材料。电解质和电极材料会直接影响到电池使用效果，为了防止析氢问题出现，应对其合理选择，确保具有适用性，可以发挥出有效作用。第三，减小电池的散热和通风。当锂离子电池的散热和通风比较大时，虽然可以满足电池散热需求，但也增加了析氢问题发生几率。所以，要对电池的散热和通风进行减小处理，可以有效降低析氢问题发生。另外，在使用锂离子电池时，需要做好安全管理工作，不能让电池随意涉水或者淋水，确保电池在安全环境下运行，才能确保正常使用。

涉水锂离子电池的腐蚀和析氢问题研究具有重要意义，准确了解腐蚀和析氢问题出现的原因，明确其对于锂离子电池使用造成的危害。同时，针对腐蚀和析氢问题的不同特点，采取有效解决措施，不仅可以提升锂离子电池使用安全性，而且保证人民群众生命财产安全。对于涉水锂离子电池，还要进行深入研究，对锂离子电池设计方案进行不断优化，确保电池的安全性、可行性，满足实际所需。这需要设计人员考虑到实际情况，并对可能出现问题进行分析，在此基础上优化锂离子电池设计方案。

结语：综上所述，本文就涉水锂离子电池的腐蚀与析氢风险展开探讨，对涉水锂离子电池的腐蚀和析氢风险进行分析，明确造成风险的原因，并采取有效应对措施，保证电池的安全使用。锂离子电池在未来有着更大应用市场，因此，需对腐蚀和析氢风险提高重视程度，并创新锂离子电池设计，提升使用的安全性。

参考文献：

[1]于捷,张文龙. 锂离子电池隔膜的发展现状与进展[J]. 化工进展,2023,42(4):1760-1768.

[2]孙昭宇,赵经纬,刘军. 高比能锂离子电池高电压电解液的设计[J]. 高等学校化学学报,2023,44(5):250-263.

第一作者简介：于广超（1984.10-），男，山东人，汉族，研究生，工程师，研究方向(主要从事的工作）:锂离子电池研发设计与可靠性设计研究。 

通讯作者简介：周庆召（1978.10-），男，天津人，汉族，本科学历，工程师，研究方向(主要从事的工作）:动力电池系统设计开发、应用及失效分析。