锂电池知识

电池知识

锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源

高温环境下聚合物锂离子电池容易燃烧或爆炸吗

2021-06-10 ryder

高温环境下聚合物锂离子电池容易燃烧或爆炸吗?一般而言,软包聚合物锂离子电池爆炸燃烧很少会因为外部电路故障,这也就意味着绝大多数的锂离子电池爆炸燃烧事件,均源于电池内部的设计缺陷。电池行业对于锂离子电池热失控机理依然研究不够深入,我们对于电池设计和制造的安全把控还不足。锂离子电池安全实现质的提升,最根本还是要依赖材料技术的进步。


高温环境下聚合物锂离子电池容易燃烧或爆炸吗?


高温环境下聚合物锂离子电池不会爆炸;锂离子电池工作温度-20°C~+50°C。温度低会影响锂离子电池性能,容量变低和内阻变大;温度正常了,又可以恢复。软包聚合物锂离子电池具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性等多种分明优点,是一种新型电池。在形状上,锂聚合物电池具有超薄化特征,可以配合各种产品的需要,制作成任何形状与容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达0.5mm,没有记忆效应。


软包聚合物锂离子电池是采用软性包装和聚合物电解质而制成的一种锂离子电池产品,正常情况下的使用、贮存都不会爆炸,除非人为强力破坏导致其短路。当前的聚合物锂离子电池多是软包电池,采用铝塑膜做外壳,当内部采用有机电解质时,即使液体很热也不爆炸,因为铝塑膜聚合物电池采用固态或胶态而无漏液,只是自然破碎。


但是任何事情都不是绝对的,如果瞬间电流足够大,发生短路,则电池自燃或爆裂并非不可能,手机和平板电脑安全事故的发生多由这种情况引起。为了减少爆炸事故的发生,聚合物锂离子电池正在越来越多的场合获得使用,虽然锂离子电池替代其他类型电池还在进程当中,但在锂离子电池类型中,聚合物锂离子电池已经开始在部分范畴取代一般锂离子电池。


研究发现,锂离子电池储存电能后处于一种亚稳定状态,过高的温度会导致锂离子电池发生热失控。锂离子电池在充放电时,特别是充电时,会萌生大量的热能。如果热量没有及时排放出去而在电池内部积累,会使温度不断升高。当到达临界点时,亚稳态的电池正负极材料会与电解液发生剧烈的反应,迅速萌生大量热能,发生热失控。大量的电解液在高温作用下会汽化并破坏电池壳体,在与空气接触后,发生燃烧甚至爆炸。


聚合物锂离子电池在什么情况下会发生燃烧或者爆炸呢?


⒈当聚合物锂离子电池发生短路时,电池内部形成超高的短路电流,瞬间萌生大量的热,很可能笔直发生热失控导致燃烧爆炸。


⒉新能源车交通事故引起的电池碰撞挤压和破损,造成锂离子电池短路从而引起燃烧。统计声明,电池充电、短路和碰撞,是新能源汽车发生自燃的几种最主要的场景。


⒊在聚合物锂离子电池包中,即使单只电池出现热失控,小容量电池释放出的能量也不会导致整个电池包燃烧爆炸。然而小容量电池包成的电池包结构复杂,系统集成效率低,小容量电池非得使用能量密度更高的正负极材料。


⒋软包锂离子电池被严重过充,锂离子电芯的化学系统决定了当电芯被过充电后,电芯内部的LiCoO2变成Co3O4,Co3O4是很强的氧化剂,可与电解质反应萌生气体(O2)。电芯电压达到接近5V时,随着电芯内部温度的升高及气体压力作用,大部分电芯会由于内部短路等原由发生燃烧或爆炸。


⒌聚合物锂电芯被高温加热,当电芯被高温加热时,电解液会汽化同时还会分析,电芯内部压力增大,电芯内部的隔离膜可能熔解导致电芯内部短路引起燃烧,同时阴极材料在洋溢电时,在一定温度下,会发生自催化反应,出现燃烧。


处理措施:目前主要采取聚合物锂离子电池保护板、PTC、专用充电器及保险丝等办法对电芯进行保护。其中保护板是对电芯的过充、过放及过流进行一级保护,PTC则是在电芯过热时短路大电流情况下截止电流对电芯进行二级保护,专用充电器则是对电芯的充电电流及电压进行限制,而保险丝目前使用较少,其主要作用是在电芯电压或电流出现异常时彻底截断电芯与外电路的连接,从而确保电芯不会被再次使用,以保证电芯不会出现严重的安全事故。


最好的方法当然是要有锂离子电池保护线路板的设计。这虽然会增加锂离子电池的制造成本,但对于锂离子电池的安全使用是必要的,一切正规的锂离子电池加工厂家的产品都免不了这一设计。


总之:提高聚合物锂离子电池安全性,最主要的方法是从改善电池设计和提高制造工艺入手。随着新能源汽车补贴退坡,车厂不再一味追求续航里程和电池能量密度,转而更加看重安全性和性价比,更多的锂离子电池加工厂家,也不再追求极限的电池设计和工艺过程,这样是有助于提高聚合物锂离子电池安全性的。

声明: 本站所发布文章部分图片和内容自于互联网,如有侵权请联系删除

用手机扫描二维码关闭
二维码