鋰電池和鉛酸電池相比，誰更安全一些?鋰電池為什么會爆炸？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-15 15:05
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鋰電池和鉛酸電池相比，誰更安全?鋰電池和鉛酸電池的安全性問題一直是用戶爭議的一個點，有人說鋰電池比鉛酸電池更安全，但有人卻想的恰好相反。從電池結(jié)構(gòu)來說，目前鋰電池包基本都是18650電池進行封裝，而鉛酸電池則基本上也是密封性能很好的免維護性鉛酸電池，兩者的危險系數(shù)基本相當(dāng)。到底誰更安全，往下看就知道了！
鋰電池：
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鉛酸電池：
鉛酸電池（VRLA），是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。
一個單格鉛酸電池的標(biāo)稱電壓是2.0V，能放電到1.5V，能充電到2.4V；在應(yīng)用中，經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標(biāo)稱是12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等。
鋰電池和鉛酸電池相比，誰更安全?
從電池的安全防護角度來看，18650電芯上都設(shè)計有安全閥，不僅可以釋放內(nèi)部過大壓力，還會物理斷開電池與外界的電路連接，相當(dāng)于將該電芯物理隔斷，以保證電池包其它電芯的安全。另外，鋰電池包通常都會配備BMS保護板，它能夠精準(zhǔn)控制電池包中每一顆電芯的狀態(tài)，直接從根源上解決過充過放的問題。
鋰電池BMS電池管理系統(tǒng)就可以給電池提供十足的保護，功能就包括：充/放電高低溫保護；單節(jié)過充/過放電壓保護；充/放電過流保護；電芯均衡；短路保護；充電提醒等等。
鋰電池包的電解液為鋰鹽與有機溶劑的混合溶液，其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰，該材料在高溫下易發(fā)生熱分解，并與微量的水以及有機溶劑之間進行熱化學(xué)反應(yīng)，降低電解液的熱穩(wěn)定性。
動力鋰電池主要用磷酸鐵鋰，磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。有報告指出，實際操作中針刺或短路實驗中發(fā)現(xiàn)有小部分樣品出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，但未出現(xiàn)一例爆炸事件。鋰電池包安全性較之已大有改善。
相反，鉛酸電池缺乏BMS系統(tǒng)保護。鉛酸電池在安全防護上除了安全閥之外似乎就乏善可陳，BMS保護幾乎不存在，很多劣質(zhì)充電器甚至都無法做到充滿后斷電，安全保障上與鋰電池相去甚遠。再配上劣質(zhì)充電器，不出事兒是你人品好。
電動車自燃爆炸常有發(fā)生，多數(shù)都是電池充放電造成的，有專家解釋，鉛酸蓄電池的充電時間過長，充電到末期，兩極轉(zhuǎn)化為有效物質(zhì)后，如果再繼續(xù)充電，就會產(chǎn)生大量的氫、氧氣體。當(dāng)這種混合氣體濃度在空氣中占4%時，又來不及逸出，如果排氣孔堵塞或氣體太多，遇到明火就會發(fā)生爆炸，輕則損壞蓄電池，重則傷人、損物。也就是，鉛酸電池一旦過度充電，將提高爆炸的幾率。而目前市面上的鉛酸電池并沒有做任何的“過充保護”，這就讓充電中的尤其是充電末期的鉛酸電池危險性極高。
最后還有一點，如果是因為意外沖撞造成電池結(jié)構(gòu)遭到破壞，鉛酸電池似乎比鋰電池更安全一些。不過在這種等級的事故中，電池材料早已暴露在開放環(huán)境中，爆炸也就無從談起了。
從以上關(guān)于鉛酸電池和磷酸鐵鋰電池的安全隱患內(nèi)容中，可以看出，鉛酸電池最大的安全隱患問題在于其構(gòu)成材料。鉛酸電池的電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液為硫酸溶液。這些構(gòu)成材料本身穩(wěn)定性就不太高，如果發(fā)生漏液或者爆炸事故，所造成的危害相較于鋰電池而言會高很多。
鋰電池為什么會爆炸？
⒈水份含量過高
水份可以和鋰電芯中的電解液反應(yīng)，生產(chǎn)氣體，充電時，可以和生成的鋰反應(yīng)，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時很容易分解生成氣體，當(dāng)這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大，當(dāng)電芯的外殼無法承受時，鋰電池就會爆炸。
⒉內(nèi)部短路
由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)部壓力過大，當(dāng)電芯的外殼無法承受這個壓力時，電芯就會爆炸。
⒊過充
電芯過充電時，正極的鋰過度放出會使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而放出的鋰過多也容易無法插入負(fù)極中，也容易造成負(fù)極表面析鋰，而且，當(dāng)電壓達到4.5V以上時，電解液會分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。
⒋外部短路
外部短路可能由于操作不當(dāng)，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會使電芯的發(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成鋰電池內(nèi)部短路，因而爆炸。
總結(jié)：從電池的安全冗余設(shè)計上來看，合格的鋰電池和鉛酸電池都能夠充分保證用戶的使用安全，并不存在明顯的安全性差異。究竟是鋰電池好還是鉛酸電池安全性更好好？現(xiàn)階段來說，還是鋰電池的安全系數(shù)更高，不然為什么會有那么多電動汽車選用鋰電池作為汽車的動力來源呢？小編覺得想要用得安全用得長久，購買鋰電池還是可靠之選！
電動汽車自燃事故頻繁發(fā)生，三元鋰電池的安全性已成為人們關(guān)注的焦點。與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰電池的安全風(fēng)險相對較高？
首先，我們要調(diào)查當(dāng)前的事故，沒有調(diào)查我們就沒有發(fā)言權(quán)。我們不能隨意地相信三元材料有安全風(fēng)險，或者必須停止生產(chǎn)。經(jīng)過調(diào)查，再看看是否所有使用三元材料的整車廠都發(fā)生了事故，尤其要注意主流的汽車廠。如果在主要生產(chǎn)商沒有事故，這意味著并非所有三元材料都處于危險之中。如果問題只出在部分汽車工廠，應(yīng)該直接去調(diào)查一下他們的電池，再決定哪個汽車工廠或電池公司有更大的問題。
磷酸鐵鋰電池具有安全性的優(yōu)點。目前，單電池的能量密度已提高到每公斤160～170千瓦時。我一直提倡在安全要求特別高的地方使用磷酸鐵鋰電池，例如公共汽車。在大巴或者公交車上，我了解到許多優(yōu)秀的企業(yè)已經(jīng)為三元的原材料電池做了足夠的安全保障。我們對電池安全性的判斷應(yīng)該基于電池是否能滿足安全要求，并且對于粉體材料的燒結(jié)也需要做出要求，例如是否需要用到高技術(shù)含量的三元材料或者磷酸鐵鋰材料燒結(jié)爐或者回轉(zhuǎn)窯等等，都是電池廠家必須要做的投資。三元電池有不同的配方，不同的企業(yè)有不同的安全標(biāo)準(zhǔn)，不能簡單地說三元材料是不安全的。
三元電池和磷酸鐵鋰電池的核心系統(tǒng)設(shè)計是完全不同的。但同樣是三元電池，只針對質(zhì)量差的核心加固系統(tǒng)設(shè)計，這是不現(xiàn)實的。安全事故的源頭仍在單體上。當(dāng)然，每個汽車公司的情況是不同的。有些汽車公司直接從蓄電池公司購買系統(tǒng)，但是設(shè)計能力強的汽車工廠通常自己設(shè)計。
