鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1156次 | 2020年10月02日
鋰離子電池火災(zāi)原因有什么
鋰離子電池起火原因,可以劃分成兩個(gè)大部分,自身原因和外部原因。自身原因重要是指自身材料、結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的好壞,對(duì)火災(zāi)發(fā)生與否的影響;外部原因,指各種濫用手段,引發(fā)的鋰離子電池火災(zāi)。
1.1自身原因
鋰離子電池由正極材料,負(fù)極材料和電解液組成,這幾部分的熱穩(wěn)定性,直接影響著電芯發(fā)生熱失控的可能性。
負(fù)極材料的熱穩(wěn)定性的影響因素
目前應(yīng)用的負(fù)極材料,絕大部分是碳材料。在高溫條件下,石墨容易與電解液發(fā)生反應(yīng),尤其電池荷電量高的狀態(tài),LiC6更是能夠提升反應(yīng)的激烈性。
有研究發(fā)現(xiàn),負(fù)極開(kāi)始反應(yīng)放熱的溫度起點(diǎn),與碳材料的顆粒度有關(guān),顆粒越大,其開(kāi)始反應(yīng)的溫度就越高,也就越安全。同時(shí),不同結(jié)構(gòu)的碳材料參與電解液的反應(yīng),其放熱量并不相同,石墨就比無(wú)定型碳(重要指軟碳和硬碳)放熱量大。
正極材料熱穩(wěn)定性的影響因素
當(dāng)前應(yīng)用廣泛的鋰離子電池正極材料,都是鋰的化合物。磷酸鐵鋰,錳酸鋰和三元鋰,假如泛泛的說(shuō),三者的安全性是從高到低排列的。而有人專門(mén)對(duì)正極材料在這些電池安全性中的影響做了研究。
研究認(rèn)為,鋰的化合物分子式中,鋰的含量越高,其熱穩(wěn)定性就越差,開(kāi)始與電解液反應(yīng)的溫度就越低。有個(gè)定量的比較,分子式中各個(gè)原子的比例系數(shù),當(dāng)鋰的系數(shù)是0.25時(shí),其反應(yīng)溫度為230℃;假如這個(gè)數(shù)值變成1,其起始反應(yīng)溫度就變成了170℃。此外,假如正極材料中含有除了鋰以外的其他金屬元素,則含錳元素的正極材料比含鎳元素的正極材料熱穩(wěn)定性好。
電解液熱穩(wěn)定性影響因素
電解液可以說(shuō)是熱穩(wěn)定性問(wèn)題的核心,它的穩(wěn)定性直接影響整個(gè)體系的穩(wěn)定性。有人針對(duì)電解液的熱穩(wěn)定性做了一些列研究,結(jié)果表明:
電解液中的碳酸二甲酯含量越高,其熱穩(wěn)定性越差,越容易與正負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng);電解液與越多類型材料相容性差,也就是在較低的溫度下可以與多種不同的鹽類發(fā)生反應(yīng),說(shuō)明它越活潑,其熱穩(wěn)定性就越差。
老化帶來(lái)的熱失控
老化是一個(gè)綜合的過(guò)程,負(fù)極SEI膜結(jié)構(gòu)老化,出現(xiàn)破損,引發(fā)自生熱過(guò)程;負(fù)極鋰枝晶堆積,造成內(nèi)短路或者遇到高溫環(huán)境與電解液激烈反應(yīng)。老化帶來(lái)的內(nèi)阻上升,使得熱積累出現(xiàn)的概率上升。總的來(lái)說(shuō),老化與熱失控風(fēng)險(xiǎn)存在正相關(guān)性。