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电池知识

磷酸铁锂电池热失控的原因是什么?如何预防热失控?

来源:宝鄂实业    2020-01-01 22:15    点击量:
磷酸铁锂电池的安全与热控制如何预防?对于锂电池来说,热失控是最严重的安全问题。磷酸亚铁锂电池,常说油炸行业是安全的,因为它作为一个正电极在200 - 400℃基本不分解,但正极热的生产只是一个副反应的一部分,负电极和电解液的氧化分解仍然存在,电池已经失控,导致内部短路和超载现象。
 
磷酸铁锂电池失控的原因是什么?
 
磷酸铁锂电池的热失控主要是由于其内热产生远大于散热率。锂离子电池内部积聚了大量的热量,引起连锁反应,导致电池起火爆炸。
 
磷酸铁锂电池。JPG
 
过热会导致热量失控
 
动力磷酸铁锂电池过热的原因是电池选型和热设计不合理,或者是外部短路导致电池温度升高,电缆接头松动等,这些都需要从电池设计和电池管理方面加以解决。从电池材料设计的角度出发,可以开发出防止热失控和阻止热失控反应的材料。从电池管理的角度,可以预测不同的温度范围,定义不同的安全等级,从而进行分级报警。
 
(2)过充引发热失控
 
过充电引发的热失控是指磷酸铁锂电池管理系统本身缺乏过充电电路的安全功能,导致电池的BMS失控但仍在充电。针对这种充电过度的原因,解决的办法就是找出充电器的故障,充电器的完全冗余可以解决这个问题。其次,电池管理不合理,如不监控每个电池的电压。
 
(3)内部短路触发热失控
 
电池制造中的杂质、金属颗粒、充放电膨胀的收缩、锂的析出可能会导致内部短路。这种内部短路发生得很慢,持续很长一段时间,而且不知道什么时候会失控。如果进行了测试,则验证不能重复。目前,世界各地的专家还没有发现一种可以重复由杂质引起的内部短路的工艺,正在研究中。
 
要解决内部短路的问题,首先要找一个产品质量好的电池厂家,选择磷酸铁锂电池和电池容量;其次,可以对内部短路进行安全预测。在热失控发生之前,应先找到内部短路的单体。
 
(4)机械触发热失控
 
碰撞是机械触发热失控的一种典型方式。如果你在实验室里模拟碰撞,最接近的方法就是针灸。通过对三元锂电池和磷酸铁锂电池的针刺试验,研究了磷酸铁锂电池的热失控过程。实验表明,不同的材料在针刺时会产生不同的反应,磷酸铁锂相对安全。解决碰撞引发的热失控问题的方法是做好电池的安全保护设计。
 
磷酸铁锂电池的安全与热控制如何预防?
 
虽然磷酸亚铁锂电池安全不能根治,但它是预防控制,正确面对一些新的安全技术,并积极探索将有助于推动电池技术的进步,如热稳定性、改善材料/界面开发单体自激热保护技术,以及系统防止热膨胀技术,可以有效地提高磷酸亚铁锂电池的安全系统。
 
表面包覆
 
正电极的热分解和氧的析出主要是由于它与界面(电解质)的反应,所以我们可以在正电极的活性表面上覆盖一层热稳定的保护层。例如,在高镍的正表面涂覆磷化膜或磷酸锂可以减少高镍材料与电解液的直接接触,从而降低副反应的强度和产热。常用的涂层材料包括磷酸盐、氧化物、氟化物和一些聚合物。