[汽車(chē)之家 電動(dòng)車(chē)技術(shù)] 電動(dòng)車(chē)安全問(wèn)題一直是熱門(mén)話題,近期關(guān)于“811”三元鋰電池不安全的討論甚囂塵上,但脫離電池包、車(chē)輛整體單討論電芯未免過(guò)于片面。為什么這么說(shuō)?因?yàn)橐l(fā)動(dòng)力電池不安全的原因很多,這一期我們就從鋰電池內(nèi)部探討一下,導(dǎo)致鋰離子電池不安全的罪魁禍?zhǔn)椎降资鞘裁?現(xiàn)階段引起電動(dòng)車(chē)起火、爆炸的內(nèi)、外因又有哪些?鋰電池的安全問(wèn)題是否避無(wú)可避?
在說(shuō)鋰電池的不安全性之前,我們還得復(fù)習(xí)一下上一期的內(nèi)容,上一期,我們從歷史的長(zhǎng)河中了解了電池的誕生史,綜合各方面能力,鋰電池是目前純電動(dòng)乘用車(chē)動(dòng)力電池的最佳之選。鋰電池的基本結(jié)構(gòu)是由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成,根據(jù)我們之前講的,鋰電池可以實(shí)現(xiàn)放電、充電,實(shí)際上是鋰離子在正、負(fù)極之間來(lái)回運(yùn)動(dòng),發(fā)生氧化/還原反應(yīng),這也是鋰電池被稱(chēng)為“搖擺電池”的原因之一。
鋰電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)會(huì)釋放一定的熱量和氣體,當(dāng)內(nèi)部的熱量高于散熱速率,就會(huì)導(dǎo)致 “熱失控”現(xiàn)象!盁崾Э亍爆F(xiàn)象一旦出現(xiàn),就意味著潘多拉的魔盒被打開(kāi)了,電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)會(huì)形成連鎖反應(yīng),一旦“熱失控”現(xiàn)象無(wú)法被及時(shí)控制,極易引起燃燒、爆炸。
從鋰電池的工作原理我們可以得知,鋰電池自燃、爆炸的罪魁禍?zhǔn)资恰盁崾Э亍保鞘裁辞闆r下會(huì)引起“熱失控”?它真的避無(wú)可避嗎?
想要回答這個(gè)問(wèn)題可能不是特別容易,因?yàn)橐痄囯姵亍盁崾Э亍钡囊蛩赜泻芏,而且是相互混合的,總體可以歸結(jié)為電池內(nèi)、外短路、電氣濫用和機(jī)械濫用三大種。電池內(nèi)、外短路是指由于電池材料、生產(chǎn)原因而引起的內(nèi)部短路,進(jìn)而釋放了大量熱量導(dǎo)致的“熱失控”,在這里我們將單體電芯的內(nèi)短路和電池包內(nèi)的短路都?xì)w到這一類(lèi)。
三元鋰電池當(dāng)中鎳的比重越多,也代表著不穩(wěn)定因素越多,熱失控的危險(xiǎn)系數(shù)越高。一般的三元鋰電池?zé)崾Э販囟鹊陀?00℃,一些高鎳比例的三元鋰電池?zé)崾Э販囟壬踔恋陀?00℃,這也是目前不少人詬病高鎳比例三元鋰電池的原因。
而另一種鋰電池磷酸鐵鋰電池,它的穩(wěn)定性要比三元鋰電池要好,磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э販囟绕毡樵?00℃以上,相對(duì)來(lái)說(shuō)安全性更高,但磷酸鐵鋰電池也有缺點(diǎn)就是能量密度低,目前主流的磷酸鐵鋰電池能量密度一般在140-190Wh/kg左右。
三元鋰在容量、能量密度上都有優(yōu)勢(shì),能夠帶來(lái)更長(zhǎng)的續(xù)航里程,只要控制得當(dāng),它的優(yōu)勢(shì)能夠掩蓋它的劣勢(shì),這也是當(dāng)前不少車(chē)企選擇三元鋰電池的原因之一。而磷酸鐵鋰在循環(huán)性能、安全性和成本上有一定的優(yōu)勢(shì),也有不少車(chē)企開(kāi)始重新選擇使用磷酸鐵鋰電池,尤其是在一些對(duì)續(xù)航里程沒(méi)有那么剛性需求的車(chē)型上,比如微型車(chē)、小型代步車(chē)等。
從市場(chǎng)環(huán)境來(lái)看,目前車(chē)載動(dòng)力電池基本分為兩大陣營(yíng),磷酸鐵鋰和三元鋰,且三元鋰電池的裝機(jī)量依然擁有較大的市場(chǎng)占有率。從安全的角度來(lái)說(shuō),降低電池內(nèi)、外短路風(fēng)險(xiǎn)的辦法之一就是選擇相對(duì)穩(wěn)定的材料,或者加重電池材料當(dāng)中的穩(wěn)定物質(zhì),比如錳、鋁的配備。不過(guò)高鎳的三元鋰電池也不是洪水猛獸,電池廠商和車(chē)企有電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電解液配方、隔膜特性、生產(chǎn)工藝模組和電池包的安全設(shè)計(jì)等一系列的解決方案。
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