動力鋰電池組起火的主要原因分析
來源：寶鄂實業(yè)
2020-05-08 14:15
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動力鋰電池組著火的原因
引起鋰電池組著火的本質(zhì)是電池內(nèi)的熱量未能按照設(shè)計的意圖進行釋放，引起內(nèi)外燃燒物的燃點后起火，引起的原因主要有外部短路、外部高溫和內(nèi)部短路。
由于電池的濫用，如過充過放導(dǎo)致的支晶、電池生產(chǎn)過程中的雜質(zhì)灰塵等，將惡化生成刺穿隔膜，產(chǎn)生微短路，電能量的釋放導(dǎo)致溫升，溫升帶來的材料化學(xué)反應(yīng)又擴大了短路路徑，形成了更大的短路電流，這種互相累積的互相增強的破壞，導(dǎo)致熱失控。
以電動汽車為例。實際車輛運行中發(fā)生危險的概率很低，一是整車系統(tǒng)裝配有熔斷絲和電池管理系統(tǒng)BMS，二是電池能承受短時間的大電流沖擊。極限情況下，短路點越過整車熔斷器，同時BMS失效，較長時間的外部短路一般會導(dǎo)致電路中的連接薄弱點燒毀，很少導(dǎo)致電池發(fā)生熱失控事件。現(xiàn)在，比較多的PACK企業(yè)采用了回路中加熔斷絲的做法，更能有效的避免外短路引發(fā)的危害。
由于鋰電池結(jié)構(gòu)的特性，高溫下SEI膜、電解液、EC等會發(fā)生分解反應(yīng)，電解液的分解物還會與正極、負極發(fā)生反應(yīng)，電芯隔膜將融化分解，多種反應(yīng)導(dǎo)致大量熱量產(chǎn)生。隔膜融化導(dǎo)致內(nèi)部短路，電能量的釋放又增大了熱量的生產(chǎn)。這種累計的互相增強的破壞作用，其后果是導(dǎo)致電芯防爆膜破裂，電解液噴出，發(fā)生燃燒起火。
一.外部短路
外部短路可能是由于操作不當或誤用所致，由于外部短路，鋰電池組放電電流很大，會使鐵芯發(fā)熱，高溫會使鐵芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞，造成內(nèi)部短路，造成火災(zāi)。
二.內(nèi)部短路
由于內(nèi)部短路現(xiàn)象，電芯的大電流放電產(chǎn)生大量熱量，燒毀膜片，產(chǎn)生較大的短路現(xiàn)象，從而產(chǎn)生高溫，使電解液分解為氣體，導(dǎo)致內(nèi)部壓力過大。當核心的外殼無法承受這種壓力時，核心就會著火。
三.過充
當鐵心過充時，鋰從正極的過度釋放會改變正極的結(jié)構(gòu)，過多的鋰容易被插入負極，也容易造成鋰沉淀在負極表面，當電壓超過4.5V時，電解質(zhì)分解產(chǎn)生大量氣體。所有這些都會引起火災(zāi)。
四.水份含量過高
水可以與內(nèi)核中的電解質(zhì)反應(yīng)生成氣體。充電時能與所產(chǎn)生的鋰發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氧化鋰，造成芯部容量損失，極易造成芯部過充產(chǎn)生氣體。水的分解電壓低，充電時容易分解成氣體。當這些氣體產(chǎn)生時，堆芯的內(nèi)部壓力會增加，當堆芯的外殼不能承受這些氣體時。那時，核心會爆炸。
五.負極容量不足
當負極相對正極的容量不足，或根本沒有容量時，充電時產(chǎn)生的部分或全部鋰不能插入負極石墨的層間結(jié)構(gòu)，會沉積在負極表面。突起的“樹突”，在下一次裝藥時，這個突起的部分更有可能引起鋰沉淀。經(jīng)過數(shù)十到數(shù)百輪的充電和放電，“樹突”將會長大，并最終刺穿隔膜紙，使內(nèi)部短路。
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