危险的潘多拉之盒 电动车电池安全解读2

2020-09-12 02:38:04来源:作者: 网络阅读量:

  [汽车网 电动车技术]  电动车安全问题一直是热门话题,近期关于“811”三元锂电池不安全的讨论甚嚣尘上,但脱离电池包、车辆整体单讨论电芯未免过于片面。为什么这么说?因为引发动力电池不安全的原因很多,这一期我们就从锂电池内部探讨一下,导致锂离子电池不安全的罪魁祸首到底是什么?现阶段引起电动车起火、爆炸的内、外因又有哪些?锂电池的安全问题是否避无可避?



  在说锂电池的不安全性之前,我们还得复习一下上一期的内容,上一期,我们从历史的长河中了解了电池的诞生史,综合各方面能力,锂电池是目前纯电动乘用车动力电池的最佳之选。锂电池的基本结构是由正极、负极、隔膜和电解液组成,根据我们之前讲的,锂电池可以实现放电、充电,实际上是锂离子在正、负极之间来回运动,发生氧化/还原反应,这也是锂电池被称为“摇摆电池”的原因之一。


  锂电池发生氧化还原反应时会释放一定的热量和气体,当内部的热量高于散热速率,就会导致 “热失控”现象。“热失控”现象一旦出现,就意味着潘多拉的魔盒被打开了,电池内部的化学反应会形成连锁反应,一旦“热失控”现象无法被及时控制,极易引起燃烧、爆炸。




  从锂电池的工作原理我们可以得知,锂电池自燃、爆炸的罪魁祸首是“热失控”,那什么情况下会引起“热失控”?它真的避无可避吗? 

  想要回答这个问题可能不是特别容易,因为引起锂电池“热失控”的因素有很多,而且是相互混合的,总体可以归结为电池内、外短路、电气滥用和机械滥用三大种。电池内、外短路是指由于电池材料、生产原因而引起的内部短路,进而释放了大量热量导致的“热失控”,在这里我们将单体电芯的内短路和电池包内的短路都归到这一类。






  三元锂电池当中镍的比重越多,也代表着不稳定因素越多,热失控的危险系数越高。一般的三元锂电池热失控温度低于300℃,一些高镍比例的三元锂电池热失控温度甚至低于200℃,这也是目前不少人诟病高镍比例三元锂电池的原因。

  而另一种锂电池磷酸铁锂电池,它的稳定性要比三元锂电池要好,磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500℃以上,相对来说安全性更高,但磷酸铁锂电池也有缺点就是能量密度低,目前主流的磷酸铁锂电池能量密度一般在140-190Wh/kg左右。


  三元锂在容量、能量密度上都有优势,能够带来更长的续航里程,只要控制得当,它的优势能够掩盖它的劣势,这也是当前不少车企选择三元锂电池的原因之一。而磷酸铁锂在循环性能、安全性和成本上有一定的优势,也有不少车企开始重新选择使用磷酸铁锂电池,尤其是在一些对续航里程没有那么刚性需求的车型上,比如微型车、小型代步车等。


  从市场环境来看,目前车载动力电池基本分为两大阵营,磷酸铁锂和三元锂,且三元锂电池的装机量依然拥有较大的市场占有率。从安全的角度来说,降低电池内、外短路风险的办法之一就是选择相对稳定的材料,或者加重电池材料当中的稳定物质,比如锰、铝的配备。不过高镍的三元锂电池也不是洪水猛兽,电池厂商和车企有电芯结构设计、电解液配方、隔膜特性、生产工艺模组和电池包的安全设计等一系列的解决方案。

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