高溫環(huán)境下聚合物鋰電池容易燃燒或爆炸嗎

來源：存能電氣  日期：2019-05-23 09:13  瀏覽量：次

　　高溫環(huán)境下聚合物鋰電池容易燃燒或爆炸嗎？一般而言，軟包聚合物鋰電池爆炸燃燒很少會因為外部電路故障，這也就意味著絕大多數(shù)的鋰電池爆炸燃燒事件，均源于電池內(nèi)部的設(shè)計缺陷。電池行業(yè)對于鋰電池熱失控機理仍然研究不夠深入，我們對于電池設(shè)計和制造的安全把控還不足。鋰電池安全實現(xiàn)質(zhì)的提升，最根本還是要依靠材料技術(shù)的進步。

　　高溫環(huán)境下聚合物鋰電池容易燃燒或爆炸嗎？

　　高溫環(huán)境下聚合物鋰電池不會爆炸；鋰電池工作溫度－20°C~+50°C。溫度低會影響鋰電池性能，容量變低和內(nèi)阻變大；溫度正常了，又可以恢復(fù)。軟包聚合物鋰電池具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化，以及高安全性等多種明顯優(yōu)勢，是一種新型電池。在形狀上，鋰聚合物電池具有超薄化特征，可以配合各種產(chǎn)品的需要，制作成任何形狀與容量的電池。該類電池可以達到的最小厚度可達0.5mm，沒有記憶效應(yīng)。

　　軟包聚合物鋰電池是采用軟性包裝和聚合物電解質(zhì)而制成的一種鋰電池產(chǎn)品，正常情況下的使用、貯存都不會爆炸，除非人為強力破壞導(dǎo)致其短路。當前的聚合物鋰電池多是軟包電池，采用鋁塑膜做外殼，當內(nèi)部采用有機電解質(zhì)時，即使液體很熱也不爆炸，因為鋁塑膜聚合物電池采用固態(tài)或膠態(tài)而無漏液，只是自然破裂。

　　但是任何事情都不是絕對的，如果瞬間電流足夠大，發(fā)生短路，則電池自燃或爆裂并非不可能，手機和平板電腦安全事故的發(fā)生多由這種情況引起。為了減少爆炸事故的發(fā)生，聚合物鋰電池正在越來越多的場合獲得應(yīng)用，雖然鋰電池替代其他類型電池還在進程當中，但在鋰電池類型中，聚合物鋰電池已經(jīng)開始在部分領(lǐng)域取代普通鋰電池。

　　研究發(fā)現(xiàn)，鋰電池儲存電能后處于一種亞穩(wěn)定狀態(tài)，過高的溫度會導(dǎo)致鋰電池發(fā)生熱失控。鋰電池在充放電時，特別是充電時，會產(chǎn)生大量的熱能。如果熱量沒有及時排放出去而在電池內(nèi)部積累，會使溫度不斷升高。當?shù)竭_臨界點時，亞穩(wěn)態(tài)的電池正負極材料會與電解液發(fā)生劇烈的反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量熱能，發(fā)生熱失控。大量的電解液在高溫作用下會汽化并破壞電池殼體，在與空氣接觸后，發(fā)生燃燒甚至爆炸。

　　聚合物鋰電池在什么情況下會發(fā)生燃燒或者爆炸呢？

　　⒈當聚合物鋰電池發(fā)生短路時，電池內(nèi)部形成超高的短路電流，瞬間產(chǎn)生大量的熱，很可能直接發(fā)生熱失控導(dǎo)致燃燒爆炸。

　?、残履茉窜嚱煌ㄊ鹿室鸬碾姵嘏鲎矓D壓和破損，造成鋰電池短路從而引起燃燒。統(tǒng)計表明，電池充電、短路和碰撞，是新能源汽車發(fā)生自燃的幾種最主要的場景。

　?、吃诰酆衔镤囯姵亟M中，即使單只電池出現(xiàn)熱失控，小容量電池釋放出的能量也不會導(dǎo)致整個電池組燃燒爆炸。然而小容量電池組成的電池組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)集成效率低，小容量電池必須使用能量密度更高的正負極材料。

　　⒋軟包鋰電池被嚴重過充，鋰離子電芯的化學(xué)系統(tǒng)決定了當電芯被過充電后，電芯內(nèi)部的LiCoO2變成Co3O4,Co3O4是很強的氧化劑，可與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣體（O2）。電芯電壓達到接近5V時，隨著電芯內(nèi)部溫度的升高及氣體壓力作用，大部分電芯會由于內(nèi)部短路等原因發(fā)生燃燒或爆炸。

　?、稻酆衔镤囯娦颈桓邷丶訜?，當電芯被高溫加熱時，電解液會汽化同時還會分解，電芯內(nèi)部壓力增大，電芯內(nèi)部的隔離膜可能熔解導(dǎo)致電芯內(nèi)部短路引起燃燒，同時陰極材料在充滿電時，在一定溫度下，會發(fā)生自催化反應(yīng)，出現(xiàn)燃燒。

　　解決措施：目前主要采取聚合物鋰電池保護板、PTC、專用充電器及保險絲等方法對電芯進行保護。其中保護板是對電芯的過充、過放及過流進行一級保護，PTC則是在電芯過熱時短路大電流情況下截止電流對電芯進行二級保護，專用充電器則是對電芯的充電電流及電壓進行限制，而保險絲目前使用較少，其主要作用是在電芯電壓或電流出現(xiàn)異常時徹底截斷電芯與外電路的連接，從而確保電芯不會被再次使用，以保證電芯不會出現(xiàn)嚴重的安全事故。

　　最好的辦法當然是要有鋰電池保護線路板的設(shè)計。這雖然會增加鋰電池的制造成本，但對于鋰電池的安全使用是必要的，一切正規(guī)的鋰電池生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品都免不了這一設(shè)計。

　　總之：提高聚合物鋰電池安全性，最主要的辦法是從改善電池設(shè)計和提高制造工藝入手。隨著新能源汽車補貼退坡，車廠不再一味追求續(xù)航里程和電池能量密度，轉(zhuǎn)而更加看重安全性和性價比，更多的鋰電池生產(chǎn)廠家，也不再追求極限的電池設(shè)計和工藝過程，這樣是有助于提高聚合物鋰電池安全性的。