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磷酸鐵鋰電池包和三元鋰電池安全嗎

來(lái)源:存能電氣  日期:2019-06-28 13:08  瀏覽量:

  磷酸鐵鋰電池包和三元鋰電池安全嗎?磷酸鐵鋰電池包經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的安全測(cè)試,即使在交通事故中也不會(huì)發(fā)生爆炸。電動(dòng)汽車自燃事故頻發(fā),三元鋰電池的安全性成為了焦點(diǎn)問(wèn)題。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,難以分解,即便在高溫或過(guò)充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì),因此鋰電池包具有擁有良好的安全性。

磷酸鐵鋰電池包.jpg

  磷酸鐵鋰電池包安全嗎?

  磷酸鐵鋰電池包的安全性主要取決于基本的電化學(xué)體系以及電極/電芯的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝等內(nèi)在因素,而電芯所采用的電化學(xué)體系則是決定電池安全性的最根本因素。

  針刺、短路、擠壓

  當(dāng)鋰電池包出現(xiàn)短路、針刺或擠壓的時(shí)候,會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部隔膜破裂從而引發(fā)溫度突然爆炸式升高,最終出現(xiàn)爆炸的情況,特別是安全性能差的鋰電池,這個(gè)時(shí)間將會(huì)更加短,一般5秒左右就會(huì)爆炸。

  熱沖擊

  所謂的熱沖擊就是環(huán)境溫度突然升高的現(xiàn)象,如果溫度較高,那么會(huì)導(dǎo)致鋰電池包負(fù)極表面SEI膜出現(xiàn)分解,從而引發(fā)放熱反映,電池散熱如果不好,那么內(nèi)部溫度就會(huì)迅速升高,從而出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。

  過(guò)充

  如果對(duì)鋰離子電池進(jìn)行過(guò)充,那么多余的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能,因此導(dǎo)致電池本體溫度升高出現(xiàn)損壞的情況。往往這個(gè)問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)在一些沒(méi)有過(guò)充保護(hù)的充電器或電子產(chǎn)品上。

  相比于早期的錳酸鋰電池,磷酸鐵鋰電池包在能量密度上并未有太大差別,約為100-110Wh/kg,但其熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的,當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時(shí),其內(nèi)部化學(xué)成分才開(kāi)始分解,而同屬鋰電池的鈷酸鋰電池在180-250℃時(shí)就內(nèi)部化學(xué)成分就已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。換而言之,磷酸鐵鋰電池的安全性在鋰電池中首屈一指,也正因如此,其也成為目前電動(dòng)車電池的主要門類之一。

  磷酸鐵鋰電池包在大倍率放電,甚至過(guò)充放電過(guò)程中,也難以發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)。同時(shí),鋰在脫嵌后,晶格變化使晶胞(晶體的最小構(gòu)成單位)最終體積會(huì)縮小,這正好抵銷了碳負(fù)極在反應(yīng)中增加的體積,所以,在充放電中磷酸鐵鋰電池能夠保持物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,消除了體積增大而產(chǎn)生電池爆裂現(xiàn)象的隱患。

  三元鋰電池安全嗎?

  近年來(lái),新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來(lái)突飛猛進(jìn)式的發(fā)展,特別是具備更高續(xù)駛里程的三元鋰電池電動(dòng)汽車發(fā)展更為迅速,但頻繁出現(xiàn)的電動(dòng)汽車自燃、起火現(xiàn)象引起了大眾對(duì)其安全性的高度關(guān)注。

  三元鋰電池的缺點(diǎn)也導(dǎo)致采用了三元鋰電池的新能源客車沒(méi)有辦法進(jìn)入新能源車型目錄,原因是安全性。三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差,在250-300℃高溫就會(huì)產(chǎn)生分解,并且三元鋰材料的化學(xué)反應(yīng)尤其強(qiáng)烈,一旦釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,隨即發(fā)生爆燃現(xiàn)象。所以我們能夠看到,在極端的碰撞事故中,特斯拉等電動(dòng)汽車依然還是有起火隱患。

  不過(guò)為了抑制此類事故,廠家也花費(fèi)了很大功夫,在電池管理系統(tǒng)以及散熱系統(tǒng)中加入過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、過(guò)流保護(hù)這些環(huán)節(jié),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài),這些都是為了提高三元鋰電池安全性所采用措施。

  三元鋰材料容易熱解,但是不代表三元鋰電池安全;磷酸鐵鋰材料不易熱解,但是不代表磷酸鐵鋰電池就是安全的。不管是哪種技術(shù)路線,都要受鋰元素“過(guò)于活潑”這一特性的影響。因而電池的安全,是整個(gè)系統(tǒng)而非材質(zhì)一項(xiàng)的問(wèn)題。它的解決,也不是更換正極材料這么簡(jiǎn)單。

  從市場(chǎng)需求看,乘用車將是新能源汽車產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的主要方向。三元電池的高能量密度特性更能滿足新能源乘用車需求。因此,三元電池成為動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。隨著技術(shù)進(jìn)步,三元電池的成本逐步降低,安全性逐步提高,其對(duì)磷酸鐵鋰電池包的擠壓將加劇。

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