為什么鋰離子電池容易爆炸？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-25 22:16
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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)程序倒過來（這就是搖椅電池的得名由來）。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)孔的隔膜來防止短路。好的隔膜還可以在電池溫度過高時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，防止危險(xiǎn)發(fā)生。
大家發(fā)現(xiàn)了問題沒有，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充或電流過大時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的鋰枝晶，鋰枝晶的過度生長最終刺穿隔膜導(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)狀是無法對電池內(nèi)部進(jìn)行迅速精確的降溫處理的！
電流過大，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。
而過充造成的爆炸，就更為常見的。電池過充后材料結(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。
特斯拉說為之驕傲的超級(jí)快充恰恰構(gòu)成了催發(fā)鋰枝晶生長的助力，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，但長期快充很可能也起到了推動(dòng)的作用?？梢赃@么說，快充在帶來便利的同時(shí)，也帶來了更大的安全隱患。
要知道即便我們在預(yù)設(shè)條件下的安全預(yù)防已經(jīng)做的非常好，但面對新能源汽車已經(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)研究的問題。
放電時(shí)，整個(gè)程序倒過來（這就是搖椅電池的得名由來）。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)孔的隔膜來防止短路。好的隔膜還可以在電池溫度過高時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，防止危險(xiǎn)發(fā)生。
大家發(fā)現(xiàn)了問題沒有，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充或電流過大時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的鋰枝晶，鋰枝晶的過度生長最終刺穿隔膜導(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)狀是無法對電池內(nèi)部進(jìn)行迅速精確的降溫處理的！
電流過大，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。
而過充造成的爆炸，就更為常見的。電池過充后材料結(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。
特斯拉說為之驕傲的超級(jí)快充恰恰構(gòu)成了催發(fā)鋰枝晶生長的助力，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，但長期快充很可能也起到了推動(dòng)的作用?？梢赃@么說，快充在帶來便利的同時(shí)，也帶來了更大的安全隱患。
要知道即便我們在預(yù)設(shè)條件下的安全預(yù)防已經(jīng)做的非常好，但面對新能源汽車已經(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)研究的問題。
