鉅大LARGE | 點擊量:3161次 | 2020年09月02日
電動汽車鋰電池起火的原因是什么
鋰電池被廣泛應(yīng)用于電動汽車上,電動汽車電池起火事件也是屢見不鮮。那么有哪些因素會導(dǎo)致鋰電池起火呢?以下5個作死科學(xué)實驗帶你一探究竟。
1異物穿刺
鋰電池內(nèi)部的正負極之間有一層隔膜,隔膜的主要作用是防止正負極接觸,并且允許離子透過隔膜進行轉(zhuǎn)移。異物穿刺一旦導(dǎo)致隔膜破損,如果異物是金屬材料,就會直接導(dǎo)致正負電極通過金屬異物短路;如果異物是非金屬,穿刺過程中破壞了隔膜,導(dǎo)致正負極接觸直接引起短路。
對于使用鋰電池的電動汽車,行駛中如果被地面凸起的異物刺穿,會導(dǎo)致上面描述的情況發(fā)生,引起受損的鋰電池內(nèi)部發(fā)生短路發(fā)熱,逐漸殃及到其它鋰電池,最終導(dǎo)致整個電池包起火。
2外力沖擊
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
外力沖擊會導(dǎo)致鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞或外殼破損,嚴重情況下會導(dǎo)致鋰電池的電極暴露在空氣中,由于鋰電池嵌鋰負極具有強還原性,與金屬態(tài)的鋰性質(zhì)接近,一旦接觸空氣就會發(fā)熱冒煙,不及時得到控制就會起火。
對于電動汽車,外力沖擊非常常見,例如電池包磕底、事故碰撞都會讓鋰電池受到?jīng)_擊,一旦因外力沖擊破壞鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu),很容易導(dǎo)致電極短路或電極暴露,被破壞的電池發(fā)熱燃燒并引燃其它電池,最終將火災(zāi)擴散到其他正常電池。
3內(nèi)部短路
在鋰電池的使用過程中,由于環(huán)境溫度、電極特性等因素會產(chǎn)生“鋰枝晶”,鋰枝晶累積會破壞隔膜導(dǎo)致正負極短路,熱量聚集引起鋰電池自燃,除使用過程中生成鋰枝晶導(dǎo)致內(nèi)部短路外,隔膜出現(xiàn)瑕疵、集流體毛刺等也會破壞隔膜導(dǎo)致內(nèi)部短路。
對于電動汽車,鋰電池出現(xiàn)內(nèi)部短路后會引起電動汽車自燃,目前市場上出現(xiàn)自燃的電動汽車,很大一部分是鋰電池內(nèi)部短路導(dǎo)致,這種情況一般毫無征兆,等到發(fā)現(xiàn)有自燃跡象時已經(jīng)無法阻止事態(tài)惡化了。
4過充過放
鋰電池過度充電會導(dǎo)致導(dǎo)致電解液發(fā)熱并分解產(chǎn)生氣體,氣體在密封的電池內(nèi)部形成壓力,導(dǎo)致鋰電池膨脹,膨脹過程如果隔膜破裂,正負極接觸就會導(dǎo)致短路并起火。同樣,外部大功率過放電也會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱并膨脹,出現(xiàn)和過充類似的破壞過程導(dǎo)致起火。
如果電動汽車出現(xiàn)故障后不能自動停止充電,就有可能導(dǎo)致過充的情況,亦或者電池包輸出異常導(dǎo)致持續(xù)大電流放電(未超過保險絲熔斷電流),熱量會在鋰電池內(nèi)部積累并導(dǎo)致鼓包引起意外。
5內(nèi)部進水
鋰電池的負極嵌鋰,鋰是一種非常活潑的金屬,遇水會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),將水分解為氫氣并放出大量熱量引起燃燒,鋰電池內(nèi)部進水后會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。
對于電動汽車,如果水進入電池包內(nèi)部,由于電化學(xué)反應(yīng)鋰電池外殼被逐漸腐蝕,一旦外殼被腐蝕直至露出電極,電極遇水立即出現(xiàn)上述劇烈的化學(xué)反應(yīng),最終引燃整個電池包。
通過上面的5個小實驗,我們知道了導(dǎo)致鋰電池起火的原因,并且知道了鋰電池火災(zāi)極難控制。因此,一旦在電動汽車使用中發(fā)現(xiàn)冒煙、起火等征兆后,務(wù)必第一時間逃生,不能因小失大!
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