锂电池起火的原因

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锂电池起火的原因

锂电池起火的原因
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。下面由电池之都为大家讲解锂电池起火的原因:
引起锂电池热失控的因素主要有外部短路、外部高温和内部短路。
内部短路:由于电池的滥用,如过充过放导致的支晶、电池生产过程中的杂志灰尘等,将恶化生成刺穿隔膜,产生微短路,电能量的释放导致温升,温升带来的材料化学反应又扩大了短路路径,形成了更大的短路电流,这种互相累积的互相增强的破坏,导致热失控。下面以钴酸锂电芯为例,简述一个典型热失控过程。
准备阶段,电池处于满电状态;内短路发生,大电流通过短路点而产生热量,并通过LiC6热扩散,达到SEI膜分解温度,SEI膜开始分解,放出少量CO2和C2H4,壳体轻微鼓胀,随着短路位置的不断放电,电池温度的不断上升,电液中链状溶剂开始分散,LiC6与电液也开始反应放热,伴随着C2H5F\C3H6\C3H8产生,但反应较慢,放热量较小;
随着放电的进行,短路位置温度继续升高,隔膜局部收缩融化,短路位置扩大,温度进一步升高,当内部温度达到Li0.5Co02的分解温度时,正极瞬间分解,并释放O2,后者于电液瞬间反应放出大量热量,同时放出大量CO2气体,造成电池内压增大,如果压力足够大,冲破电池壳体,引起电池爆炸;
如果壳体炸开,极片散落,温度不会继续升高,反应终止;但如果壳体只开裂,极片没有散落,这时LiC6继续与电液反应,温度会继续升高,但升温速率下降,由于反应速率较慢,所以可以维持较长时间;当电池内部反应的产热速率小于散热速率时,电池开始降温,直至内部反应完毕;外部短路:实际车辆运行中发生危险的概率很低,一是整车系统装配有熔断丝和电池管理系统BMS,二是电池能承受短时间的大电流冲击。极限情况下,短路点越过整车熔断器,同时BMS失效,较长时间的外部短路一般会导致电路中的连接薄弱点烧毁,很少导致电池发生热失控事件。现在,比较多的PACK企业采用了回路中加熔断丝的做法,更能有效的避免外短路引发的危害。
外部高温:由于锂电池结构的特性,高温下SEI膜、电解液、EC等会发生分解反应,电解液的分解物还会与正极、负极发生反应,电芯隔膜将融化分解,多种反应导致大量热量产生。隔膜融化导致内部短路,电能量的释放又增大了热量的生产。这种累计的互相增强的破坏作用,其后果是导致电芯防爆膜破裂,电解液喷出,发生燃烧起火。
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锂离子电池的组成和工作效率:
钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列:
(1)正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。
(2)隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。
(3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
(4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。
(5)电池外壳——分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。
锂离子电池能量密度大,平均输出电压高。自放电小,好的电池,每月在2%以下(可恢复)。没有记忆效应。工作温度范围宽为-20℃~60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大。使用寿命长。不含有毒有害物质,被称为绿色电池。
如何简单区分锂电池和铁电池
首先要了解常见锂电池的常规种类,新能源锂电池主要分为两种。下面由电池之都为大家讲解如何简单区分锂电池和铁电池:
第1种:锂电池
这种锂电池所用的材料一般是三元,它在容量大,能量密度高的优点横行在各个电芯厂,现在三元电池的能量密度在580Wh/升左右,钴酸锂的工作电压一般是2.75V~4.2V,像国内新能源企业ATL现在在做4.35V电压体系的电池,能量密度也可以高达650Wh/升左右。
这些电池一般用在智能手机,平板电脑、笔记本电脑,蓝牙耳机上较为常见。
第2种:磷酸铁锂电池
这种电池所用材料为磷酸铁锂,简称铁电池,主要以安全和循环寿命长著称,铁电池的工作电压一般是2.3v~3.65V之间,循环寿命高达2000次以上,做的好点的动力电池企业,能将电池工作电压扩展到2.0V~3.65V之间。
这种动力电芯,经常被用在电动大巴,电动汽车,电动叉车,移动机站上。
基本常识:怎么区别铁电池和锂电池?
1、从型状上不能识别,主要还是要看对应电芯型号的规格书看放电倍率,同一款电池即可以做铁电池,也可以做三元锂电池。
2、可以从电池外观标识上识别,正常电芯出厂都有条形码”标识,上面含盖了很多信息。但国内也常有不良电芯厂家,没良心的干坏事儿,虚标,造假等。
小技巧:电池芯能量密度的计算方法如下。
能量密度(Wh/升)=容量×平台电压÷体积÷1000(换算单位)
铁电池的平台电压:3.2V;三元锂电的平台电压一般是3.7V。
圆柱型体积=πr2;×h
长方形体积=长×宽×高
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