锂电池安全问题为甚么频发
来源：宝鄂实业
2021-08-03 15:23
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首先，锂电池正极和负极采用了嵌入反应方式，与一般的化学反应如铅酸蓄电池中铅变硫酸铅的反应不一样，嵌入反应过程中材料表面也就是界面的结构比较稳定，因此保证了锂电池的长寿命系统。
其次，锂电池具有高能量密度的特性，高能量密度主要得益于两方面：一是高容量电极材料的使用；二是宽的电化学窗口电解质的使用（这里所指的主要是非水溶液体系电解质或者固体电解质），使得电池的电压大幅度提高。
“今朝的锂电池均匀电压可以到3.7V以上，最高电压可以达到4.4V以上。这样的设计，与一般的水溶液电解质相比，锂电池中没有钳制反应。”邱新平指出，比如说，如果铅酸蓄电池过充电，过充电以后多余的电可以把水分析，分析完之后，再用氢氧复合基质把多余的电能变成热能释放出来，“锂电池并没有这个机制，所以一旦过充电，就会带来很多安全问题。”
热失控是电池正极跟电解质的燃烧反应
邱新平指出，锂电池的特性决定了发展电动车要格外关注锂电池的安全性问题。业内在剖析电动车起火原由时，热失控被频繁提及。
到底什么是热失控？
据邱新平解释，当电池的温度达到某一温度时，电池内部会发生剧烈的反应，萌生大量的热，这种情况已经无法人为管控，就跟原子弹一样，到了某个极限就马上爆炸，业内把这种反应称为热失控反应。
从原理上看，锂电池热失控的过程，主要是正极跟电解质的燃烧反应。“我们试验室拿钴酸锂做了一个简单的热力学计算发现，随着钴酸锂材料中的锂被不断地提取出来，也就是电池合成SOC的增加，钴酸锂分析的温度会不断地下降，自身就会发生析氧。而这种氧不会形成氧气，而是活泼的氧，这种活泼的氧会与电解质中的有机溶剂反应，从而萌生大量的热，并且这个反应速度非常快，导致热失控。”邱新平进一步补充道。
引发热失控的原由有两类
电池产热是电池工作过程中的必然产物，如果电池的热释放即热扩散速度比产热速度要快，电池温度就不会上升，不会达到热失控温度。但往往有些时候，电池的散热性并不是很好。
邱新平将引起热失控的原由分为两类。
第一类是电池外部因素。如果电池所处的环境温度过高，电池散热不好，或者内部卷得不好，导致电池散热不通畅。此外，还有一种情况需要企业特别留意，就是电池脊柱有时候能把热引进去，电池的金属脊柱有铜的，有铝的，导热性都比较好，“电路中有某些高热源的元器件，一定要离电池脊柱远一些，让热量充足发挥。”邱新平补充。
第二类是电池内部因素。一是微短路，微短路有两种情况，一种是电池工艺中的短路，包括毛刺；另一种是使用过程中的短路，这些都会引起微短路，导致电池局部温度高于热失控温度，从而萌生热失控现象。
二是电池过充电，过充以后会降低材料的热失控温度。“像电池在使用中后期的容量已经衰减了，这时候电池本身就已经处于过充状态，热失控温度自然会下降。”邱新平指出。
三是电解质用量，如果用量过多，爆炸的危害性会很大，火焰喷得很高很远，所以要严格控制电解质用量。
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