三元鋰電池自燃原因是什么
【太平洋汽車網(wǎng)】鋰離子電池起火原因,可以劃分成兩個大部分,自身原因和外部原因。自身原因重要是指自身材料、結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的好壞,對火災(zāi)發(fā)生與否的影響;外部原因,指各種濫用手段,引發(fā)的鋰離子電池火災(zāi)。
在動力鋰電池普及應(yīng)用的初期,由于對電池性能認識不足,自身設(shè)計相關(guān)經(jīng)驗的缺乏以及使用者對系統(tǒng)的不熟悉,出現(xiàn)過一些事故。加之電動汽車這種新興勢力時時刻刻活在觀察者眼光下的處境,使得鋰離子電池火災(zāi)影響尤為廣泛。
1.1自身原因鋰離子電池由正極材料,負極材料和電解液組成,這幾部分的熱穩(wěn)定性,直接影響著電芯發(fā)生熱失控的可能性。
負極材料的熱穩(wěn)定性的影響因素目前應(yīng)用的負極材料,絕大部分是碳材料。在高溫條件下,石墨容易與電解液發(fā)生反應(yīng),尤其電池荷電量高的狀態(tài),LiC6更是能夠提升反應(yīng)的激烈性。
有研究發(fā)現(xiàn),負極開始反應(yīng)放熱的溫度起點,與碳材料的顆粒度有關(guān),顆粒越大,其開始反應(yīng)的溫度就越高,也就越安全。同時,不同結(jié)構(gòu)的碳材料參與電解液的反應(yīng),其放熱量并不相同,石墨就比無定型碳(重要指軟碳和硬碳)放熱量大。
正極材料熱穩(wěn)定性的影響因素當(dāng)前應(yīng)用廣泛的鋰離子電池正極材料,都是鋰的化合物。磷酸鐵鋰,錳酸鋰和三元鋰,假如泛泛的說,三者的安全性是從高到低排列的。而有人專門對正極材料在這些電池安全性中的影響做了研究。
研究認為,鋰的化合物分子式中,鋰的含量越高,其熱穩(wěn)定性就越差,開始與電解液反應(yīng)的溫度就越低。有個定量的比較,分子式中各個原子的比例系數(shù),當(dāng)鋰的系數(shù)是0.25時,其反應(yīng)溫度為230°C;假如這個數(shù)值變成1,其起始反應(yīng)溫度就變成了170°C。此外,假如正極材料中含有除了鋰以外的其他金屬元素,則含錳元素的正極材料比含鎳元素的正極材料熱穩(wěn)定性好。
電解液熱穩(wěn)定性影響因素電解液可以說是熱穩(wěn)定性問題的核心,它的穩(wěn)定性直接影響整個體系的穩(wěn)定性。有人針對電解液的熱穩(wěn)定性做了一些列研究,結(jié)果表明:電解液中的碳酸二甲酯含量越高,其熱穩(wěn)定性越差,越容易與正負極材料發(fā)生反應(yīng);電解液與越多類型材料相容性差,也就是在較低的溫度下可以與多種不同的鹽類發(fā)生反應(yīng),說明它越活潑,其熱穩(wěn)定性就越差。
老化帶來的熱失控老化是一個綜合的過程,負極SEI膜結(jié)構(gòu)老化,出現(xiàn)破損,引發(fā)自生熱過程;負極鋰枝晶堆積,造成內(nèi)短路或者遇到高溫環(huán)境與電解液激烈反應(yīng)。老化帶來的內(nèi)阻上升,使得熱積累出現(xiàn)的概率上升??偟膩碚f,老化與熱失控風(fēng)險存在正相關(guān)性。
1.2各種濫用下的熱失控因素鋰離子電池的濫用,一般指由于意外事故或者管理系統(tǒng)故障造成對電池不恰當(dāng)?shù)氖褂谩?/p>
(圖/文/攝:太平洋汽車網(wǎng) 問答叫獸)
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