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鐵鋰電池會爆炸嗎?磷酸鐵鋰電池爆炸問題解析

來源:存能電氣  日期:2019-06-27 10:04  瀏覽量:

  鐵鋰電池會爆炸嗎?磷酸鐵鋰電池爆炸問題解析。過去的幾年,使用三元鋰電池的電動汽車多次發(fā)生過起火爆炸。于是負(fù)面新聞相對較少的磷酸鐵鋰電池,被貼上了“絕對安全”的標(biāo)簽,成為曾經(jīng)電動汽車動力電池的首選。但磷酸鐵鋰電池真的不會爆炸嗎?存能小編為您解析磷酸鐵鋰電池爆炸的原因。

磷酸鐵鋰電池.jpg

  鐵鋰電池會爆炸嗎?

  磷酸鐵鋰電池在一般情況下是不會出現(xiàn)爆炸起火的的。正常使用時磷酸鐵鋰電池的安全性較高,但是事無絕對,在一些極端情況下還是會發(fā)生危險的。這跟各公司的材料選擇、配比、工藝過程以及后期的使用是有很大關(guān)系的。

  盡管磷酸鐵鋰材料從熱力學(xué)方面來說,其熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型是目前所有正極材料中最高的,并且在實(shí)際安全性能測試中也被驗(yàn)證,但從材料以及電池內(nèi)在發(fā)生短路的可能性和幾率來看,它可能又是最不安全的。

  首先,從材料的制備來說,磷酸鐵鋰的固相燒結(jié)反應(yīng)是一個復(fù)雜的多相反應(yīng),有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價,燒結(jié)反應(yīng)必須在還原性氣氛中進(jìn)行,而較強(qiáng)的還原性氣氛在將三價鐵離子還原成正二價鐵離子的過程中,存在將正二價鐵離子進(jìn)一步還原成微量單質(zhì)鐵的可能性。

  單質(zhì)鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質(zhì),這也是日本沒有將磷酸鐵鋰應(yīng)用于動力型鋰離子電池中的主要原因之一。此外,固相反應(yīng)一個顯著的特點(diǎn)是反應(yīng)的緩慢性和不徹底性,這使得在磷酸鐵鋰中存在微量Fe?O?的可能性,美國阿貢實(shí)驗(yàn)室將磷酸鐵鋰高溫循環(huán)性差的缺陷歸結(jié)為Fe?O?在充放電循環(huán)過程中的溶解以及單質(zhì)鐵在負(fù)極上的析出。此外,為了提高磷酸鐵鋰的性能,必須將其顆粒納米化。而納米材料的一個顯著特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較低,化學(xué)活性較高,這在某種程度上也增加了磷酸鐵鋰中鐵溶解的幾率,特別是在高溫循環(huán)與儲存條件下。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明,在負(fù)極上通過化學(xué)分析或者能譜分析,測試到鐵元素的存在。

  從磷酸鐵鋰電池制備的方面來說,由于磷酸鐵鋰納米級顆粒較小,比表面積較高,并且由于采用碳包覆工藝,高比表面積的活性炭對空氣中的水分等氣體具有很強(qiáng)的吸附作用,造成電極加工性能不佳,粘結(jié)劑對其納米顆粒的粘附力較差。無論在電池制備過程中還是在電池的充放電循環(huán)和儲存時,納米顆粒都容易從電極上脫離,造成電池的內(nèi)部微短路。

  磷酸鐵鋰電池爆炸問題解析

  1、水份含量過高

  水份可以和電芯中的電解液反應(yīng),生產(chǎn)氣體,充電時,可以和生成的鋰反應(yīng),生成氧化鋰,使電芯的容量損失,易使電芯過充而生成氣體,水份的分解電壓較低,充電時很容易分解生成氣體,當(dāng)這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大,當(dāng)電芯的外殼無法承受時,電芯就會爆炸。

  2、內(nèi)部短路

  由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象,電芯大電流放電,產(chǎn)生大量的熱,燒壞隔膜,而造成更大的短路現(xiàn)象,這樣電芯就會產(chǎn)生高溫,使電解液分解成氣體,造成內(nèi)部壓力過大,當(dāng)電芯的外殼無法承受這個壓力時,電芯就會爆炸。

  3、上部膠

  激光焊時,熱量經(jīng)殼體傳導(dǎo)到正極耳上,使正極耳溫度高,如果上部膠紙沒有隔開正極耳及隔膜,熱的正極耳就會使隔膜紙燒壞或收縮,造成內(nèi)部短路,而形成爆炸。

  4、高溫膠紙包住負(fù)極耳

  客戶在負(fù)極耳點(diǎn)焊時,熱量傳導(dǎo)到負(fù)極耳上,如果高溫膠紙未貼好,負(fù)極耳上的熱量就會燒壞隔膜,造成內(nèi)部短路,形成爆炸。

  5、貼底部膠未完全包住底部

  客戶在底部鋁鎳復(fù)合帶處點(diǎn)焊時,會在底部殼壁產(chǎn)生大量的熱,傳導(dǎo)極芯的底部,如果高溫膠紙未完全包住隔膜,會燒壞隔膜,造成內(nèi)部短路,形成爆炸。

  6、過充

  電芯過充電時,正極的鋰過度放出會使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,而放出的鋰過多也容易無法插入負(fù)極中,也容易造成負(fù)極表面析鋰,而且,當(dāng)電壓達(dá)到4.5V以上時,電解液會分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。

  7、外部短路

  外部短路可能由于操作不當(dāng),或誤使用所造成,由于外部短路,電池放電電流很大,會使電芯的發(fā)熱,高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞,造成內(nèi)部短路,因而爆炸。

  以上就是磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因,如果我們采取正確的使用方式,我可以有效的避免的鋰電池爆炸的幾率。

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