锂离子电池发生事故80%是因短路而起,短路后引起电池起火、爆炸事故频现报端动力锂电池安全问题再次被推至舆论的风口浪尖。短路之所以会引致更严重后果与“热失控”现象有关。
电池材料的热稳定性一直是动力锂电池安全性的重要因素和负极材料相比正极材料能量密度和功率密度低其与电解液的热反应也被认为是电池热失控发展的主要诱因。因此寻找热稳定性较好的正极材料成为动力锂电池的关键。
从本质上而言,“热失控”是一个能量正反馈循环过程:升高的温度会导致系统变热,系统变热升高温度,这又反过来又让系统变得更热。热失控是很常见的现象,从混凝土养护到恒星爆炸,都有可能会出现热失控。
锂离子电池出现热失控的原因有如下几种:
1、经常过充。
2、环境温度超过60°C。
3、未经授权改装外壳。
4、隔离锂离子电池负极和正极的隔膜出现的撕裂会导致短路,而短路往往又会引起热崩溃。
参与“热失控”反应的是锂电池中的氧化钴化学物。 加热这种化学物达到一定温度,它就开始自发热,然后发展成起火和爆炸。在某些情况下,这种有机电解液释放压力会导致电池破裂。如果暴露在高温环境下,或者是遇到火花,它也有可能会燃烧。
热失控发生的概率与锂电池基数有关,中日韩三国锂电池产量都是逐年增长的,特别是在应用较广的手机/笔记本电脑领域,电池事故发生好象更多一些。2006年到2011年间多家大型电子企业都发生过相关事件,自进入2012年之后,小型电子产品中发生较少,但是在大型应用,比如飞机上的事故却常见报道,这说明了以下现象。
热失控现象及其强度与锂电池的大小、配置和电池单元的数量有关。小型锂电池组只有几个锂电池单元,所以热失控从有问题的电池单元传播到其他单元的机会相对较低。而波音787巨大的电池组就是另外一回事了:它们装在密封的金属盒里,不能排放余热,当一个电池单元热到足以点燃电解质时,其余的电池单元就会迅速跟进。
电池充电时,金属锂的表面沉积非常容易聚结成枝杈状锂枝晶,从而刺穿隔膜,造成正负极直接短路。而且,金属锂非常活泼,可直接和电解液反应放热,其熔点又很低,即使表面金属锂枝晶没有刺穿隔膜,只要温度稍高,金属锂就会溶解,从而引发短路。材料发生氧化还原热反应的温度越高,表明其氧化能力越弱,正极材料的氧化能力越强,发生反应就越剧烈,也越容易引发安全事故。
无论大小锂电池组都需要定期保养以延长其寿命,所有的锂离子电池组通常都应该每36个月左右就更换一次。而且,每当电量降到20%的时候,你就应该对它进行充电,过度放电会损坏锂电池,从而增加“热失控”及其他事故的可能性。
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