簡述磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-16 22:51
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磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果?過去的幾年，使用三元鋰電池的電動汽車多次發(fā)生過起火爆炸。于是負(fù)面新聞相對較少的磷酸鐵鋰電池，被貼上了“絕對安全”的標(biāo)簽，成為曾經(jīng)電動汽車動力電池的首選。但進(jìn)年來，磷酸鐵鋰電池頻頻出現(xiàn)爆炸起火的傳聞，磷酸鐵鋰不是安全性能很高嗎?為什么會起火，接下來，小編就帶大家看看磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果。
磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果
磷酸鐵鋰電池在一般情況下是不會出現(xiàn)爆炸起火的的。正常使用時磷酸鐵鋰電池的安全性較高，但是事無絕對，在一些極端情況下還是會發(fā)生危險的。這跟各公司的材料選擇、配比、工藝過程以及后期的使用是有很大關(guān)系的。
盡管磷酸鐵鋰材料從熱力學(xué)方面來說，其熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型是目前所有正極材料中最高的，并且在實際安全性能測試中也被驗證，但從材料以及電池內(nèi)在發(fā)生短路的可能性和幾率來看，它可能又是最不安全的。
首先，從材料的制備來說，磷酸鐵鋰的固相燒結(jié)反應(yīng)是一個復(fù)雜的多相反應(yīng)，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價，燒結(jié)反應(yīng)必須在還原性氣氛中進(jìn)行，而較強(qiáng)的還原性氣氛在將三價鐵離子還原成正二價鐵離子的過程中，存在將正二價鐵離子進(jìn)一步還原成微量單質(zhì)鐵的可能性。
單質(zhì)鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質(zhì)，這也是日本沒有將磷酸鐵鋰應(yīng)用于動力型鋰離子電池中的主要原因之一。此外，固相反應(yīng)一個顯著的特點是反應(yīng)的緩慢性和不徹底性，這使得在磷酸鐵鋰中存在微量Fe2O3的可能性，美國阿貢實驗室將磷酸鐵鋰高溫循環(huán)性差的缺陷歸結(jié)為Fe2O3在充放電循環(huán)過程中的溶解以及單質(zhì)鐵在負(fù)極上的析出。此外，為了提高磷酸鐵鋰的性能，必須將其顆粒納米化。而納米材料的一個顯著特點是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較低，化學(xué)活性較高，這在某種程度上也增加了磷酸鐵鋰中鐵溶解的幾率，特別是在高溫循環(huán)與儲存條件下。而實驗結(jié)果也表明，在負(fù)極上通過化學(xué)分析或者能譜分析，測試到鐵元素的存在。
從磷酸鐵鋰電池制備的方面來說，由于磷酸鐵鋰納米級顆粒較小，比表面積較高，并且由于采用碳包覆工藝，高比表面積的活性炭對空氣中的水分等氣體具有很強(qiáng)的吸附作用，造成電極加工性能不佳，粘結(jié)劑對其納米顆粒的粘附力較差。無論在電池制備過程中還是在電池的充放電循環(huán)和儲存時，納米顆粒都容易從電極上脫離，造成電池的內(nèi)部微短路。
當(dāng)然這只是在制作過程中的問題，鋰電池的工藝技術(shù)發(fā)展飛快。有些工藝技術(shù)已經(jīng)非常的優(yōu)秀。
磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果
磷酸鐵鋰電池在一般情況下是不會出現(xiàn)爆炸起火的的。正常使用時磷酸鐵鋰電池的安全性較高，但是事無絕對，在一些極端情況下還是會發(fā)生危險的。這跟各公司的材料選擇、配比、工藝過程以及后期的使用是有很大關(guān)系的。
盡管磷酸鐵鋰材料從熱力學(xué)方面來說，其熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型是目前所有正極材料中最高的，并且在實際安全性能測試中也被驗證，但從材料以及電池內(nèi)在發(fā)生短路的可能性和幾率來看，它可能又是最不安全的。
首先，從材料的制備來說，磷酸鐵鋰的固相燒結(jié)反應(yīng)是一個復(fù)雜的多相反應(yīng)，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價，燒結(jié)反應(yīng)必須在還原性氣氛中進(jìn)行，而較強(qiáng)的還原性氣氛在將三價鐵離子還原成正二價鐵離子的過程中，存在將正二價鐵離子進(jìn)一步還原成微量單質(zhì)鐵的可能性。
單質(zhì)鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質(zhì)，這也是日本沒有將磷酸鐵鋰應(yīng)用于動力型鋰離子電池中的主要原因之一。此外，固相反應(yīng)一個顯著的特點是反應(yīng)的緩慢性和不徹底性，這使得在磷酸鐵鋰中存在微量Fe2O3的可能性，美國阿貢實驗室將磷酸鐵鋰高溫循環(huán)性差的缺陷歸結(jié)為Fe2O3在充放電循環(huán)過程中的溶解以及單質(zhì)鐵在負(fù)極上的析出。此外，為了提高磷酸鐵鋰的性能，必須將其顆粒納米化。而納米材料的一個顯著特點是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較低，化學(xué)活性較高，這在某種程度上也增加了磷酸鐵鋰中鐵溶解的幾率，特別是在高溫循環(huán)與儲存條件下。而實驗結(jié)果也表明，在負(fù)極上通過化學(xué)分析或者能譜分析，測試到鐵元素的存在。
從磷酸鐵鋰電池制備的方面來說，由于磷酸鐵鋰納米級顆粒較小，比表面積較高，并且由于采用碳包覆工藝，高比表面積的活性炭對空氣中的水分等氣體具有很強(qiáng)的吸附作用，造成電極加工性能不佳，粘結(jié)劑對其納米顆粒的粘附力較差。無論在電池制備過程中還是在電池的充放電循環(huán)和儲存時，納米顆粒都容易從電極上脫離，造成電池的內(nèi)部微短路。
當(dāng)然這只是在制作過程中的問題，鋰電池的工藝技術(shù)發(fā)展飛快。有些工藝技術(shù)已經(jīng)非常的優(yōu)秀。
