动力锂电池起火原因详解
来源：宝鄂实业
2020-06-08 11:13
点击量：次
1 电动汽车起火案例分析
电动汽车起火案例分析表明，起火原因大多是由于动力锂电池热失控所致。通过对某型电动汽车一年起火时间分析，发现在温度较高的5-8 月，起火案例起数占总数的52%以上，环境温度过高是动力锂电池起火的因素之一；从该电动汽车起火案例中车辆运行状态统计还发现，充电过程中起火占比为68%，行驶过程起火占比为20%，静止和其他情况下起火占比为12%。
2 动力锂电池热失控发生机制
电动汽车使用过程是动力锂电池的充放电循环过程，会发生复杂的化学反应。由于负极表面SEI 膜的热稳定特性，当温度达到120～140 ℃时会发生热分解。SEI 膜分解会使负极裸露，直接与电解液接触，发生剧烈的还原反应，并放出大量可燃性气体，同时释放出大量的热。
当SEI 膜分解释放的热使电芯温度达到180～200 ℃时候，正极开始发生分解。正极分解过程中释放原子态氧，原子态氧的活性很高，会直接导致电解液剧烈氧化分解，短时间内电芯积聚大量的热。
当温度过高或充电电压过高时，发生潜在的放热副反应，热量聚集时，电芯温度和压力急剧上升，导致热失控发生，其中正极热分解量最大。不同正极材料的电芯热稳定性不同，三元材料的电芯热分解相对较低，磷酸铁锂在200～400 ℃时基本不分解，随着镍含量的增加，高镍三元正极热分解温度越来越低，放热量越来越大，温度在120 ℃左右就开始发生热分解。
当动力锂电池散热性能不达标，化学反应释放的热量使温度升高，促使化学反应速率呈指数级增大，系统进入自加温状态，发生热失控。另外，电芯都装配有泄压阀，动力锂电池也会配备防爆阀，当电池压力达到6～8 Pa 时会泄压。在泄压过程中，电解液的闪点很低，电解液蒸气在喷出时，与防爆阀的摩擦足以导致动力锂电池燃烧。由此可见，动力锂电池起火的特点是不会发生剧烈爆炸，但具有燃烧迅速的特点。
3 动力锂电池起火过程
为验证电动汽车动力锂电池的起火过程，笔者与研究人员进行了某型号动力锂电池的热失控过程验证试验。试验设备包括电池包监控上位机、加热片、万用表等。动力锂电池参数，见表2 所示。试验内容包括：电池模组和电池包的单颗电芯热失控发生的条件；热失控后扩散的进程和范围；电池包进水后的放电情况及放电过程中出现的异常情况。试验过程的数据与现象，见表3 所示。
使用加热片对动力锂电池中的单颗电芯进行1.7 h 加热。加热1 h 时,温度到达125 ℃ ，后续温度一直保持不变，其间电芯有炸裂声，但声音不明显。试验结束后，该电芯防爆阀开启，没有发生爆炸和引起周边电芯热失控，电池包完好，如图2 所示。试验结果表明，单电芯热失控不一定会引起整包热失控。
使用加热片对动力锂电池模组中间处的电芯进行加热，见表4 所示。在加热5 min 后，开始出现异常现象，此时温度为185.6 ℃，在9 min 后停止加热，由于反应不断进行，模组温度达到512.3 ℃时出现明火，火势迅速蔓延至整个模组，如图3 所示。
使用加热片对动力锂电池中的模组进行加热，电芯在受热到210 ℃时发生剧烈反应（此过程4 min 左右），出现泄气或炸裂现象，同时1 min 内周边电芯开始发生连锁反应，发生间断炸裂。12 min 后，电池包内压强增加，电池出现鼓包现象。电池包泄压导致电池包内剧烈反应出现明火，历时20 min 左右，说明动力锂电池起火具有火势猛烈、蔓延迅速的特点。
声明： 本网站所发布的文章，均来自于互联网，如有侵权，请联系删除。
