磷酸鐵鋰不是安全性能很高嗎?為什么會爆炸起火？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-15 16:01
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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。
磷酸鐵鋰電池工作原理
作為充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。采用磷酸鐵鋰作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數(shù))、對環(huán)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。
LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。
LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移;在放電過程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
磷酸鐵鋰電池的工作溫度,充電環(huán)境溫度：10℃～55℃;放電環(huán)境溫度：20℃～60℃。
磷酸鐵鋰電池安全性分類測試
1.抗重物沖擊：磷酸鐵鋰電池組按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
2.抗熱沖擊：電池組按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
3.抗過充電：電池模塊按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
4.抗短路：電池模塊按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
5.高溫儲存：電芯按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆炸。
6.抗加熱：電池模塊按規(guī)定進(jìn)行試驗，爆炸電池沒有任何部分穿透網(wǎng)屏，沒有部分或全部電池突出網(wǎng)屏。
7.抗穿刺：磷酸鐵鋰電池組按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
磷酸鐵鋰電池的特性
高能量密度
其理論比容量為170mAh/g，產(chǎn)品實際比容量可超過140mAh/g(0.2C,25°C);
安全性
是目前最安全的鋰離子電池正極材料;不含任何對人體有害的重金屬元素;
壽命長
在100%DOD條件下，可以充放電2000次以上.
磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關(guān)，使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產(chǎn)生極大不良隱患。尤其在中國北方電動汽車上使用，在秋冬季磷酸鐵鋰電池?zé)o法正常供電或供電電源過低，需調(diào)節(jié)其工作環(huán)境溫度保持其性能。目前，國內(nèi)解決磷酸鐵鋰電池恒溫工作環(huán)境需考慮空間限制問題，較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。
伴隨著新能源應(yīng)用的發(fā)展，18650鋰電池的地位逐漸受到?jīng)_擊，更大的圓柱型鋰電池產(chǎn)品及方型電池產(chǎn)品相繼大量出現(xiàn)在市場上，比如穩(wěn)定性與一致性相對較好的26650鋰電池、21700鋰電池以及規(guī)格多樣的方型電池。
因為動力電池需要幾千支電池一起使用，所以對電芯產(chǎn)品的一致性、安全性提出更高的要求，同樣容量的動力電池系統(tǒng)管理電芯的數(shù)量越少，相對安全性會提升，使用壽命會增加。這就對動力電池單體容量提出更高的要求，以減少電芯數(shù)量的使用，減輕動力電池的安全和壽命壓力。
綜合來說，還是18650鋰電池性能要好些。26650鋰電池是電筒最佳搭檔，其它電子設(shè)備用的較少，所以普及率不高。
以上就是對18650和26650這兩種鋰電池的優(yōu)缺點介紹了，當(dāng)然不一定全都描述正確，只是根據(jù)大眾消費情況做各補充。
以上就是磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果，希望可以幫到你!
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。
磷酸鐵鋰電池工作原理
作為充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。采用磷酸鐵鋰作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數(shù))、對環(huán)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。
LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。
LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移;在放電過程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
磷酸鐵鋰電池的工作溫度,充電環(huán)境溫度：10℃～55℃;放電環(huán)境溫度：20℃～60℃。
磷酸鐵鋰電池安全性分類測試
1.抗重物沖擊：磷酸鐵鋰電池組按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
2.抗熱沖擊：電池組按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
3.抗過充電：電池模塊按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
4.抗短路：電池模塊按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
5.高溫儲存：電芯按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆炸。
6.抗加熱：電池模塊按規(guī)定進(jìn)行試驗，爆炸電池沒有任何部分穿透網(wǎng)屏，沒有部分或全部電池突出網(wǎng)屏。
7.抗穿刺：磷酸鐵鋰電池組按規(guī)定進(jìn)行試驗，應(yīng)不起火、不爆炸。
磷酸鐵鋰電池的特性
高能量密度
其理論比容量為170mAh/g，產(chǎn)品實際比容量可超過140mAh/g(0.2C,25°C);
安全性
是目前最安全的鋰離子電池正極材料;不含任何對人體有害的重金屬元素;
壽命長
在100%DOD條件下，可以充放電2000次以上.
磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關(guān)，使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產(chǎn)生極大不良隱患。尤其在中國北方電動汽車上使用，在秋冬季磷酸鐵鋰電池?zé)o法正常供電或供電電源過低，需調(diào)節(jié)其工作環(huán)境溫度保持其性能。目前，國內(nèi)解決磷酸鐵鋰電池恒溫工作環(huán)境需考慮空間限制問題，較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。
伴隨著新能源應(yīng)用的發(fā)展，18650鋰電池的地位逐漸受到?jīng)_擊，更大的圓柱型鋰電池產(chǎn)品及方型電池產(chǎn)品相繼大量出現(xiàn)在市場上，比如穩(wěn)定性與一致性相對較好的26650鋰電池、21700鋰電池以及規(guī)格多樣的方型電池。
因為動力電池需要幾千支電池一起使用，所以對電芯產(chǎn)品的一致性、安全性提出更高的要求，同樣容量的動力電池系統(tǒng)管理電芯的數(shù)量越少，相對安全性會提升，使用壽命會增加。這就對動力電池單體容量提出更高的要求，以減少電芯數(shù)量的使用，減輕動力電池的安全和壽命壓力。
綜合來說，還是18650鋰電池性能要好些。26650鋰電池是電筒最佳搭檔，其它電子設(shè)備用的較少，所以普及率不高。
以上就是對18650和26650這兩種鋰電池的優(yōu)缺點介紹了，當(dāng)然不一定全都描述正確，只是根據(jù)大眾消費情況做各補充。
以上就是磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果，希望可以幫到你!
