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  • 解決電動(dòng)汽車安全疑慮:電動(dòng)汽車鋰電池不會(huì)輕易自燃

    2018-06-11 17:18:26 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    以鋰電池作為儲(chǔ)能裝置的新能源汽車,目前已經(jīng)成為了市場(chǎng)主流。然而,隨著新能源汽車的推廣和應(yīng)用,鋰電池自燃的問題和汽車使用安全已經(jīng)成為大家擔(dān)心的問題。

    以鋰電池作為儲(chǔ)能裝置的新能源汽車,目前已經(jīng)成為了市場(chǎng)主流。然而,隨著新能源汽車的推廣和應(yīng)用,鋰電池自燃的問題和汽車使用安全已經(jīng)成為大家擔(dān)心的問題。

    究竟鋰電池為什么會(huì)自燃?電動(dòng)汽車是否可以安全、放心地使用?小編為大家進(jìn)行了梳理。

    解決電動(dòng)汽車安全疑慮:電動(dòng)汽車鋰電池不會(huì)輕易自燃

    自燃原理

    鋰是世界上最活潑的金屬。鋰離子電池體積小容量密度高,高能量密度的特性讓其成為電動(dòng)汽車的首選。鋰離子電池在工作中是利用鋰離子得失電子和遷移聚集來實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存的。

    在電池充電時(shí),正極里的鋰原子會(huì)喪失電子成為鋰離子,產(chǎn)生電勢(shì)差。電解介質(zhì)中的鋰離子在電勢(shì)差的作用下,向負(fù)極遷移聚集。放電時(shí),整個(gè)程序倒過來。整個(gè)工作過程是由電極內(nèi)的鋰金屬得失和電解液中的電子、鋰離子的遷移來共同完成的。

    然而,鋰的化學(xué)特性太活潑。鋰金屬暴露在空氣中,會(huì)與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng),從而產(chǎn)生燃燒、爆炸。

    因此,在鋰電池的實(shí)際應(yīng)用中,科學(xué)家們千方百計(jì)地防止電解液中的鋰離子向鋰金屬轉(zhuǎn)化,并把金屬鋰鎖在石墨或鋰化合物中,人們常常聽說的,磷酸鐵鋰、鈷酸鋰就是儲(chǔ)存鋰原子的材料。

    解決電動(dòng)汽車安全疑慮:電動(dòng)汽車鋰電池不會(huì)輕易自燃

    同時(shí),為了防止空氣進(jìn)入電池內(nèi)部,還采取了一系列的防護(hù)措施。這使得鋰金屬不會(huì)與氧氣接觸而發(fā)生爆炸。

    在使用中,鋰電池之所以會(huì)發(fā)生自燃,就是由于防護(hù)措施不到位或產(chǎn)生了嚴(yán)重的外力破壞,導(dǎo)致防護(hù)失效,而使得金屬鋰與空氣接觸所造成的。

    常見的防護(hù)措施

    外殼防護(hù),為了防止空氣進(jìn)入,鋰電池都被封裝在密閉容器沖,并為了防止外力破壞通常配以不銹鋼外殼和鋁合金外殼。例如,特斯拉的電動(dòng)汽車,甚至采用了鈦合金防護(hù)板,以防止汽車使用中,尤其是交通事故中對(duì)電池容器的損傷。

    隔膜阻斷保護(hù),在防止外力破壞的同時(shí),還要防止來自電池內(nèi)部產(chǎn)生的破壞。

    通常為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路,電池內(nèi)會(huì)有一層隔膜,一方面將正負(fù)極隔開,一方面又允許帶電離子通過。

    然而,在鋰電池中,隔膜還承擔(dān)著另一項(xiàng)防護(hù)職能。在電池溫度過高時(shí),隔膜空隙會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,讓鋰離子無法穿越,從而終止整個(gè)電池的反應(yīng)。從而防止了電池由于溫度過高,使得其中的電解液氣化產(chǎn)生高壓,破壞電池密封結(jié)構(gòu)的問題。

    過充電壓防護(hù),不僅空氣要被阻隔在外,還要防止金屬鋰從電極中外泄。

    科學(xué)家們通過電極材料的納米空隙和材料晶格機(jī)制,來存放和鎖住在充放電中形成的金屬鋰。

    這樣一來,即使是電池外殼破裂,氧氣進(jìn)入,也會(huì)因氧分子太大進(jìn)不了這些細(xì)小的儲(chǔ)存格,而避免自燃的產(chǎn)生。

    然而,用過高的電壓或充滿后繼續(xù)過長時(shí)間的充電,會(huì)對(duì)鋰電池產(chǎn)生十分危險(xiǎn)的損害。

    鋰電池充電電壓在高于額定電壓(一般是4.2V)后,如果繼續(xù)充電,由于負(fù)極的儲(chǔ)存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰離子會(huì)堆積于負(fù)極材料表面。這些鋰離子由于極化作用,會(huì)形成電子轉(zhuǎn)移,形成金屬鋰,并由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。

    這些沒有電極防護(hù)的金屬鋰一方面極為活潑,容易發(fā)生氧化反應(yīng)而發(fā)生爆炸。另一方面,形成的金屬鋰結(jié)晶會(huì)穿破隔膜,使正負(fù)極短路,從而引發(fā)短路,產(chǎn)生高溫。在高溫下,電解液等材料會(huì)裂解產(chǎn)生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂,讓氧氣進(jìn)入,并與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng),進(jìn)而發(fā)生爆炸。

    鋰電池充電時(shí),一定要設(shè)定電壓上限和過充保護(hù)。在正規(guī)電池廠家出產(chǎn)的鋰電池中,都裝有這樣的保護(hù)電路。當(dāng)電壓超標(biāo)或電量充滿時(shí)自動(dòng)斷電。

    其實(shí)自燃并不容易

    在品質(zhì)合格的外殼、隔膜、電路重重防護(hù)下,鋰電池發(fā)生自燃其實(shí)絕非易事。

    尤其在無機(jī)材料鋰電池中,例如,磷酸鐵鋰電池,由于電池不像三元鋰電池中采用了有機(jī)材料,即使電池內(nèi)部發(fā)生了材料破壞和短路,產(chǎn)生的高溫也不會(huì)使得無機(jī)材料分解而產(chǎn)生高壓氣體,進(jìn)而爆炸自燃。在實(shí)驗(yàn)中,合格的磷酸鐵鋰電池即使被投入柴火中(柴火溫度低于600℃),也不會(huì)發(fā)生爆炸和自然的情況。

    同時(shí),與新能源汽車發(fā)展前期廠家對(duì)車輛實(shí)際使用中防護(hù)措施認(rèn)識(shí)不到位的情形相比,目前,經(jīng)過數(shù)十年的摸索和全球百萬輛新能源汽車的實(shí)際使用,從電池廠家到汽車廠商已經(jīng)積累了足夠的經(jīng)驗(yàn)。

    鋰電池的外殼防護(hù)強(qiáng)度得到大大加強(qiáng),即使在整車解體這樣的嚴(yán)重交通事故情況下,電池的防護(hù)依然可以有效。

    在電池隔膜的選用中,廠家也充分意識(shí)到采用帶自保護(hù)功能隔膜的重要性。目前,一般優(yōu)質(zhì)的鋰電池產(chǎn)品都已經(jīng)使用了這種技術(shù)。而對(duì)于防過充電子保護(hù)裝置的應(yīng)用,則早已成為了國家強(qiáng)制的標(biāo)準(zhǔn)。合格的電子保護(hù)裝置和成熟的電池組管理系統(tǒng),已經(jīng)使得新能源汽車鋰電池發(fā)生自燃的幾率大大降低。

    以目前導(dǎo)致新能源汽車發(fā)生自燃的案例來看,沒有一個(gè)是由于正常行駛狀況下電池組自燃爆炸造成的。更多的新能源汽車鋰電池的爆炸自燃來自于極為嚴(yán)重的交通事故和車內(nèi)電器設(shè)備的不當(dāng)改裝。在近千度的高溫炙烤靠下,鋰電池才最終被引燃。

    對(duì)于消費(fèi)者來講,新能源汽車的鋰電池總體是十分安全的。但是,需要防范的是,在產(chǎn)業(yè)大爆發(fā)的情況下,個(gè)別廠家粗制濫造和產(chǎn)品價(jià)格戰(zhàn)帶來對(duì)電池防護(hù)的忽視,以及對(duì)于電動(dòng)汽車的非法改裝所帶來的隱患。

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    責(zé)任編輯:繼電保護(hù)

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