什么是鋰電池，為什么鋰電池會爆炸？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-18 13:00
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盡管鋰電池總體上非常安全，但它們偶爾會著火或爆炸。當(dāng)這種情況發(fā)生時，比如三星的Galaxy Note 7的慘敗，或者惠普最近的筆記本電腦召回事件，這一直是個大新聞。那么到底是怎么回事，為什么電池有時會砰的一聲爆炸？讓我們來一探究竟。
可充電的鋰電池——廣泛使用于筆記本電腦、手機、平板電腦里，以及幾乎所有你擁有的現(xiàn)代設(shè)備，以及電動汽車和飛機——是支撐便攜式設(shè)備發(fā)展的重要組成部分。如果沒有鋰電池，我可能就無法在咖啡店里寫這篇文章，除非把電腦一直插在電源插座上。
鋰電池內(nèi)部到底是什么呢？
要理解為什么鋰電池有時會失靈，你需要知道在蓋子下到底在發(fā)生什么。在每一個鋰電池中，都有兩個電極——帶正電的陰極和帶負(fù)電的陽極——用一層薄的“微塑料”隔開，使兩個電極無法接觸。當(dāng)對鋰電池充電時，鋰離子會從陰極通過分離器和導(dǎo)電流體的微孔到達(dá)陽極。當(dāng)電池放電時，鋰離子從陽極流向陰極時發(fā)生與之相反的情況。這是給筆記本電腦供電的反應(yīng)。
小型電池，比如智能手機里的電池，通常只有一個鋰離子電池。更大的電池，比如筆記本電腦，通常有6到12個鋰離子電池。電動汽車和飛機上的電池可以有數(shù)百個電池
是什么讓鋰電池爆炸？
讓鋰電池變得如此有用的東西，也能讓它們有著火或爆炸的能力。鋰在儲存能量方面非常出色。當(dāng)它作為涓涓細(xì)流被釋放時，它會為你的手機供電一整天。但當(dāng)它一次性全部釋放時，電池就會爆炸。
大多數(shù)鋰電池起火和爆炸都是由于短路引起的。這種情況發(fā)生在塑料分離器失靈的情況下，從而讓陽極和陰極直接接觸。一旦這兩極聚在一起，電池就會開始過熱。
分隔器可能會失靈的原因有很多：
1、糟糕的設(shè)計或制造缺陷：電池的設(shè)計很差，就像Galaxy Note 7一樣。在這種情況下，電池中沒有足夠的空間放置電極和分離器。在一些模型中，當(dāng)電池被充電時，電極就會彎曲并導(dǎo)致短路。即使是設(shè)計好的電池如果質(zhì)量控制不夠嚴(yán)格或者制造有缺陷也會造成電池爆炸。
2、外部因素：極端高溫肯定會造成分隔器失靈。電池離火源太近或者身處火中都會導(dǎo)致電池爆炸。其他的外部因素也會導(dǎo)致鋰電池失效。如果使勁摔手機(或摔過多次)，都有可能損壞分離器，導(dǎo)致電極接觸。如果你刺穿了電池(不管是偶然的還是故意的)，那么幾乎肯定會造成短路。
3、充電器問題：質(zhì)量差或絕緣性不好的充電器也會損壞鋰電池。如果充電器短路或在電池附近產(chǎn)生熱量，它就能造成足夠的損壞，導(dǎo)致故障。這就是為什么我們建議只使用官方充電器(或者至少是那些來自信譽良好的品牌的高質(zhì)量的第三方充電器)。
4、熱失控和多電池：雖然與大多數(shù)智能手機中發(fā)現(xiàn)的單一電池不相關(guān)(iPhone X實際上有兩個電池)，但只有一個電池單元失靈后第二個才會啟動。一旦一個鋰電池過熱，就會產(chǎn)生一種叫做“熱失控”的多米諾效應(yīng)。“對于像特斯拉Model s這樣有數(shù)百個電池的電池組來說，這可能是一個非常大的問題。
盡管鋰電池有時會失敗，但它仍是一種安全而成熟的技術(shù)。正因為如此，當(dāng)電池突然爆炸時，它才會成為新聞，而這也顯示出出現(xiàn)重大故障是多么的罕見。電池制造商為防止電池故障，安裝了大量的防護(hù)措施，或者至少減輕了故障所造成的損害。
一度風(fēng)光的磷酸鐵鋰電池，逐漸淪為動力電池市場“少數(shù)派”。數(shù)據(jù)顯示，今年前三季度磷酸鐵鋰電池市場份額降至不足40％；而2016年占比超過70％。由于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，今年以來，磷酸鐵鋰材料價格同比下降約30％。
磷酸鐵鋰材料廠商面臨困境的原因，主要在于新能源汽車市場的增量已由客車切換為乘用車，補貼政策導(dǎo)向及乘用車本身對高能量密度的追求，使得能量密度不夠高的磷酸鐵鋰動力電池市場占比萎縮。同時，發(fā)展可期的儲能領(lǐng)域短期難以起量。
為應(yīng)對電池技術(shù)路線的切換，比亞迪、國軒高科等動力電池頭部企業(yè)進(jìn)行兩手準(zhǔn)備，提升磷酸鐵鋰性能的同時，蓄力發(fā)展三元電池。
對于三元電池原材料價格上漲，磷酸鐵鋰電池能否收復(fù)乘用車失地的問題仍存在爭議。爭論的焦點一是提高磷酸鐵鋰能量密度會否引發(fā)安全問題；二是補貼政策退出后，磷酸鐵鋰會否因為價格優(yōu)勢重新崛起。
一度風(fēng)光的磷酸鐵鋰電池，逐漸淪為動力電池市場“少數(shù)派”。數(shù)據(jù)顯示，今年前三季度磷酸鐵鋰電池市場份額降至不足40％；而2016年占比超過70％。由于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，今年以來，磷酸鐵鋰材料價格同比下降約30％。
磷酸鐵鋰材料廠商面臨困境的原因，主要在于新能源汽車市場的增量已由客車切換為乘用車，補貼政策導(dǎo)向及乘用車本身對高能量密度的追求，使得能量密度不夠高的磷酸鐵鋰動力電池市場占比萎縮。同時，發(fā)展可期的儲能領(lǐng)域短期難以起量。
為應(yīng)對電池技術(shù)路線的切換，比亞迪、國軒高科等動力電池頭部企業(yè)進(jìn)行兩手準(zhǔn)備，提升磷酸鐵鋰性能的同時，蓄力發(fā)展三元電池。
對于三元電池原材料價格上漲，磷酸鐵鋰電池能否收復(fù)乘用車失地的問題仍存在爭議。爭論的焦點一是提高磷酸鐵鋰能量密度會否引發(fā)安全問題；二是補貼政策退出后，磷酸鐵鋰會否因為價格優(yōu)勢重新崛起。
受挫乘用車市場
對磷酸鐵鋰材料廠而言，最大困境在于客車市場銷售增速放緩，而儲能領(lǐng)域難以短期上量。同時，受制于磷酸鐵鋰電池本身能量密度的短板，無法抓住乘用車這一高速增長的市場。
真鋰研究的數(shù)據(jù)顯示，2018年前三季度，在29.5GWh的動力電池總裝機量中，EV乘用車市場前3季度累計裝機16.1GWh，占比達(dá)54.4％，排名第一。單看今年9月的數(shù)據(jù)，電動乘用車實現(xiàn)裝機3.31GWh，比去年的總和還多，同比增長高達(dá)165.6％。
“以前是得電動客車者得天下，現(xiàn)在是得電動乘用車者得天下。”墨柯說。
今年前三季度，在電動乘用車16.06GWh的總裝機量中，13.98GWh采用三元電池，占比約為87％；而磷酸鐵鋰電池占比僅12％。“還有少數(shù)乘用車在用磷酸鐵鋰電池。比如，不追求高續(xù)航、用于城市通勤的乘用車，或者低速車。”天風(fēng)證券分析師楊藻指出。
磷酸鐵鋰電池和三元電池能量密度差距有多大？“目前磷酸鐵鋰單體電芯能量密度約在140-150Wh/kg，電池系統(tǒng)能量密度約為110－120Wh/kg。而常見的三元電池單體電芯為200Wh/kg，系統(tǒng)能量密度約在140Wh/kg。”羅煥塔告訴中國證券報記者。
為何高能量密度成為電池廠、車企競逐的目標(biāo)？一方面受補貼政策引導(dǎo)。根據(jù)2018年6月實施的補貼新政，電池系統(tǒng)能量密度補貼門檻由2017年的90Wh/kg提升105Wh/kg，105（含）-120Wh/kg的車型按0.6倍補貼，120（含）-140Wh/kg的車型按1倍補貼，140（含）-160Wh/kg的車型按1.1倍補貼，160Wh/kg及以上的車型按1.2倍補貼。換言之，搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車只能拿到0.6倍或1倍的補貼，而三元電池一般而言至少能拿到1倍以上補貼。
