為什么鋰電池為什么這么愛(ài)爆炸？爆炸的原因有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-06 08:58
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從鋰電池原理上看，鋰離子電池充電時(shí)，正極的鋰原子會(huì)喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經(jīng)由電解液游到負(fù)極去，進(jìn)入負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)里，并獲得一個(gè)電子，還原為鋰原子。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過(guò)來(lái)（這就是搖椅電池的得名由來(lái)）。為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會(huì)再加上一種擁有眾多細(xì)孔的隔膜來(lái)防止短路。好的隔膜還可以在電池溫度過(guò)高時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無(wú)法穿越，以自廢武功，防止危險(xiǎn)發(fā)生。
大家發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題沒(méi)有，鋰電池內(nèi)部之所以可以不短路其實(shí)完全倚仗著隔膜。而這個(gè)隔膜的厚度僅僅幾十微米，一旦隔膜破裂導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，也就最終導(dǎo)致了“熱失控”。
那么除了生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成的質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致電池隔膜破損的主要因素就是電池遭遇過(guò)充或電流過(guò)大時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的鋰枝晶，鋰枝晶的過(guò)度生長(zhǎng)最終刺穿隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。一旦電池內(nèi)到處都在發(fā)生微短路，電池溫度會(huì)逐漸升高，最后高溫將電解液氣體。當(dāng)這種情形發(fā)生時(shí)，爆炸基本已經(jīng)不可避免，因?yàn)楝F(xiàn)在的技術(shù)與日常使用現(xiàn)狀是無(wú)法對(duì)電池內(nèi)部進(jìn)行迅速精確的降溫處理的！
電流過(guò)大，負(fù)極不能接納更多的鋰離子導(dǎo)致形成枝晶，刺穿隔膜造成短路。這也是為什么如今的鋰電池應(yīng)用中要嚴(yán)格控制電池的充放電倍率的關(guān)鍵性因素。
而過(guò)充造成的爆炸，就更為常見(jiàn)的。電池過(guò)充后材料結(jié)構(gòu)坍塌，極片上到處都是針狀鋰金屬結(jié)晶，刺穿點(diǎn)到處都是！更嚴(yán)重的過(guò)充引發(fā)內(nèi)部短路造成的這種爆炸，并不一定發(fā)生在充電的當(dāng)時(shí)。還有這樣一種情況，也就是我們推測(cè)的此處特斯拉事故的原因，電池溫度還未高到讓材料燃燒、產(chǎn)生的氣體也未足以撐破電池外殼時(shí)，我們就終止充電。這時(shí)眾多的微短路所產(chǎn)生的熱，慢慢的將電池溫度提高，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，才發(fā)生爆炸。這也是我們目前很難精確預(yù)報(bào)電池起火的原因之一。
特斯拉說(shuō)為之驕傲的超級(jí)快充恰恰構(gòu)成了催發(fā)鋰枝晶生長(zhǎng)的助力，基于特斯拉良好的快充體驗(yàn)以及早期車輛的免費(fèi)快充政策，其車主往往偏向于長(zhǎng)期選擇超級(jí)快充模式。而本次以及大多數(shù)特斯拉的電池事故也是老車居多，這里電池老化的積累自然是主因，但長(zhǎng)期快充很可能也起到了推動(dòng)的作用?？梢赃@么說(shuō)，快充在帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了更大的安全隱患。
要知道即便我們?cè)陬A(yù)設(shè)條件下的安全預(yù)防已經(jīng)做的非常好，但面對(duì)新能源汽車已經(jīng)頗為巨大的保有量和實(shí)際使用中的面對(duì)極端情況，各種小概率事件的發(fā)生也是不可避免的。而隨著車載電池容量的增大，一旦發(fā)生了事故，如何保障乘客安全、如何保證環(huán)境安全都是需要各相關(guān)行業(yè)研究的問(wèn)題。
三、如何降低電池安全隱患
就國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，前面提到有傳言特斯拉有意模仿的對(duì)象，前途汽車旗下的動(dòng)力電池配套企業(yè)華特動(dòng)力就采用了頗具特色的質(zhì)量管理體系，且得到了眾多行業(yè)專家的認(rèn)可。
對(duì)于華特電動(dòng)這種嚴(yán)格到甚至“干涉供應(yīng)商內(nèi)政”的全程質(zhì)量管控方式，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)付于武稱贊為“第一次聽(tīng)說(shuō)這種管控方式，但是這種管控思想非常系統(tǒng)，我贊同這種做法。”而國(guó)家863電動(dòng)車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池測(cè)試中心原主任王子冬更是曾直言“前途汽車是現(xiàn)在中國(guó)電動(dòng)車行業(yè)中，電池設(shè)計(jì)思路最安全的，沒(méi)有之一。”
一般來(lái)說(shuō)電池包的生產(chǎn)廠家只需要在供應(yīng)商在把電芯發(fā)來(lái)之后，對(duì)收到的電芯進(jìn)行質(zhì)量管理和檢測(cè)即可，但華特電動(dòng)為了盡可能保證電池單體的“一致性”，對(duì)供應(yīng)商電芯生產(chǎn)過(guò)程遵循嚴(yán)格的監(jiān)控機(jī)制。生產(chǎn)期間，前途汽車工作人員到卡耐駐場(chǎng)監(jiān)控，嚴(yán)格把關(guān)電芯質(zhì)量。由于電芯的原材料不同批次間不可避免的存在細(xì)微差異，因此華特要求卡耐供貨的每一批電芯，都必須采用同一批原材料。
對(duì)于電池安全既要從源頭上預(yù)防，也要做好應(yīng)對(duì)事故發(fā)生的準(zhǔn)備。
從電池安全這次特斯拉的事故中，在電池被動(dòng)安全措施上其實(shí)也是有亮點(diǎn)可尋的，那就是其電池總成的安全泄壓設(shè)計(jì)。從事故視頻中我們可以清晰的看到，在電池內(nèi)部熱失控已經(jīng)不可避免并迅速大面積擴(kuò)散時(shí)，大量氣體被釋放出來(lái)充斥在電池包內(nèi)，電池總成內(nèi)部壓力急劇升高。這時(shí)電池總成兩側(cè)的泄壓孔及時(shí)打開(kāi)，迅速排氣降壓避免了更大規(guī)模的爆炸的發(fā)生。雖然釋放氣體的燃燒引發(fā)了周邊車輛起火，但畢竟避免了更嚴(yán)重事故的發(fā)生，還是應(yīng)該給予肯定的。
而該事故隨后的大火和有毒氣體在封閉空間的聚集，則恰恰反映出了我們當(dāng)前飛速發(fā)展的電動(dòng)汽車與滯后的消防措施之間的矛盾。而事故后續(xù)的賠償問(wèn)題，則又是在督促我們要加快適應(yīng)電動(dòng)汽車新特點(diǎn)的財(cái)產(chǎn)保障措施的跟進(jìn)速度。
那么電動(dòng)汽車真的就一定會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重事故嗎？近期美國(guó)汽車制造商聯(lián)盟提供給EVS-GTR的數(shù)據(jù)里，截止2018年底美國(guó)電動(dòng)汽車保有量激增達(dá)到120萬(wàn)輛左右的情況下，電動(dòng)汽車起火事故的概率僅為36PPM（36臺(tái)/百萬(wàn)輛）。
對(duì)于新能源汽車領(lǐng)域、特別是動(dòng)力電池存在安全性問(wèn)題，我們不能回避，但同樣也不能逃避。而媒體要對(duì)動(dòng)力電池安全問(wèn)題深入研究、準(zhǔn)確報(bào)道，切不可斷章取義、人與人云。新能源戰(zhàn)略是關(guān)系到未來(lái)我國(guó)能源安全、關(guān)系到我們?nèi)w中國(guó)人發(fā)展權(quán)的重大問(wèn)題，一定要全力的推動(dòng)下去。
