锂离子电池充电着火的主要原因有哪些?
来源:宝鄂实业
2019-08-09 08:23
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好消息是,近期斯坦福大学研究人员表示,他们已经开发出了一种新型锂离子电池,它能够给电池一种“失效防爆”保护措施。
引起锂离子电池过热的原因主要是过度充电。过充后极片上到处都是针状锂金属结晶,引起微短路。因此,电池温度会逐渐升高,最后高温将电解液气化,致使电池组内压增高。 不论是温度过高使材料燃烧,还是电池组的外壳被撑破,都会导致外部空气进入电池内部发生激烈氧化反应,引起电池燃烧。需要说明的是由过充引发的自燃,并不一定发生在充电的过程之中。有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,电池使用者就终止充电,而电池内部积聚的热量,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生自燃,甚至爆炸。 笔者认为这也许是为什么处于没有使用状态的充电宝会自燃的原因吧。对不起,我又要吐槽一些劣质锂离子电池了,其实目前许多锂电池充电设备都有充满电后自动断开的功能,那是品质不过关不能控制自己的电池简直是在草菅人命啊。 至少我家手机是有这个功能的 反之,在过度放电状态下,一方面电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,另一方面导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,从而造成电池的永久性损坏,当再次充电使用时,极易出现内部短路,引起过热。 对于不同的锂离子电池有着不同的热稳定极限温度,锂钴氧化物电池为130℃,锂锰氧化物电池为250℃,当超过这个温度时,将会出现自燃。 二、锂电池自燃的预防及应对方法 1、使用过程中预防自燃措施 a、使用与电池相匹配的充电器为电池充电; b、不要在手机充电的时候通话,手机充电时电池会产生热量,如果同时再继续通话,那么热量就会快速提升,很容易引发危险; c、不要接触水或者高温(100℃以上)不止高温,低温也不行锂离子电池充电的合理温度范围是0--45℃,放电的合理温度范围是-20 --60℃。如果电池充电时的温度低于0℃,那么在电池的正极会析出金属锂,使电池对于震动或撞击更加敏感,增加危险性; d、随身携带锂离子电池时,应注意远离其它金属物体; e、避免电池被过度充电或过度放电,二者都会破坏电池内部的保护电路。 f、大量储存锂离子电池的地方,应注意控制环境温度,避免外力的撞击 g、最后一个是,非专业人士请不要随意拆解电池,专业人士慎重拆电池。 小编认为,这些个金科玉律大家都应该“略懂”,但遵守起来应该是比较困难的。 2、锂电池自燃后的应对方法 尽管采取了一系列的预防措施,但是锂离子电池发生自燃的可能性仍然存在。如果发生锂电池自燃,通常来说按照如下的步骤进行应急处理: a、首先切断电源。如果电池正在充电过程中出现高热、表面鼓胀、冒烟等现象时,预示着该电池将很快发生自燃,甚至发生爆炸,因此应该在第一时间切断电源。 b、当电池出现自燃时,应立即对电池做持续的降温处理,用水扑救是最理想的解决办法。如果火势较大,可以使用ABC 干粉灭火器或二氧化碳型灭火器扑灭明火,然后再用水给受损的电池持续降温,持续关注自燃电池,如果仍旧是发热,则继续用水为电池降温,直至完全冷却。 由于锂离子电池是一种化学燃烧,如果不给与连续冷却,则在其内部将会持续发生化学反应,燃烧。所以,锂离子电池着火用矿泉水扑火是一个正确的姿势,用“我”降温没错!没错!没错! 而单纯的单纯的锂金属燃烧,属于D 类火灾,不能使用水作为灭火剂,CO2,BC和ABC 干粉灭火剂等常规灭火剂也不能使用。但是,锂离子电池中,锂以氧化物或盐的形式存在,对水具有较强的惰性,因此用水扑救是安全的。 c、阻隔可燃物。在条件允许的情况下,迅速移开发生自燃的电池周围的可燃物。锂电池发生自燃后,产生高温的电解质烟雾和蒸汽,其密度大于空气,因此可以沿着地面迅速向周边扩散,引燃周围的可燃物,进而引起更大范围的火灾。 e、不要对锂电池用冰块降温。由于火是由化学反应引起的,用冰块就像一座冰屋一样盖住了外部,而内部的热量散发不出来,持续的高温进一步促使化学反应加剧,此时内部温度将急速升高,电解质气体大量积聚,进而引发电池的爆炸,其威力和破坏性比电池平静的自燃更可怕。
研究人员在这种新型电池上覆盖了一层塑料层,里面装有镍微粒,当电池发烫时,它就会自行切断电流,当电池温度恢复到安全水平时,又开始为设备供应电能。这样它就能阻止电池因过热而发生爆炸风险。
“人们已经尝试了不同方法来解决锂离子突发着火事故。” 该研究团队成员表示:“我们设计出了全世界第一款能够在不‘牺牲’续航时间的情况下,能够预防电池因过热着火事故的电池。”
这项新技术的关键在于:电池能够自行断开电流,并在随后自行恢复通电。尽管目前有一些锂离子电池能够在电池即将爆炸前切断电流,但是它们无法重启接通电源。
不过,目前这项技术还仅存在于研究实验中,想要真正应用到手机上,可能还需要再等几年时间。研究人员需要证明这项技术是安全可靠的,并且它的成本可以被智能手机厂商接受,来进行规模化生产。
传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟,但它们用在汽车上作为动力电池则存在较大的问题。目前,越来越多的汽车厂家选择采用锂电池作为新能源汽车的动力电池。
因为锂离子动力电池有以下优点:
工作电压高(是镍镉电池氢-镍电池的3倍);比能量大(可达165WH/㎏,是氢镍电池的3倍);体积小;质量轻;循环寿命长;自放电率低;无记忆效应;无污染等。
动力锂电池在理论上比锰酸锂/三元电池要安全,但是在实际的使用过程中,由于动力锂电池的生产工艺控制问题,使得动力锂电池线路从材料到电池的一致性上不如锰酸锂、三元电池。虽然近几年来发生的电动车起火事件官方并没有给出权威的结论,但是我们不能单纯的说这些都是偶然事件,可以说在动力电池的质量问题上确实存在很多弊端,在市场经济条件下,企业往往追求利益最大化,许多企业往往只注重电池的销量,而对电池质量本身并没有给与足够的重视,在电池的生产过程中缺少严格的把关以及检测措施。从另一方面来说,将动力电池作为汽车的主要动力,这就需要将几十度电甚至上百度电集中在一个小容器中,在这种情况下要保证电池的安全性不仅需要高质量的原材料,同时在电池和电芯包的结构设计上也有很高的技术要求,另外动力锂电池的使用环境也是影响其安全性的重要因素,在温度极高或者极低的情况下,目前的技术还不能百分百保证电池的安全性能,因此在技术不能达到完美之前,动力锂电池的安全是相对的。现阶段在我国,由于前几年劳动力成本的低廉,给动力锂电池的加工提供了一个很好的发展契机,随着劳动力成本的上升,我国的动力锂电池行业正面临着转型的挑战,这就需要电池生产厂家转变态度和思维,从只看短期、看量到看长期、看质方向转化。