磷酸鐵鋰電池包和三元鋰電池是否安全？
來源：寶鄂實業(yè)
2021-12-27 13:15
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磷酸鐵鋰電池包的安全性主要取決于基本的電化學(xué)體系以及電極/電芯的結(jié)構(gòu)、設(shè)計和生產(chǎn)工藝等內(nèi)在因素，而電芯所采用的電化學(xué)體系則是決定電池安全性的最根本因素。
針刺、短路、擠壓
當鋰電池包出現(xiàn)短路、針刺或擠壓的時候，會導(dǎo)致內(nèi)部隔膜破裂從而引發(fā)溫度突然爆炸式升高，最終出現(xiàn)爆炸的情況，特別是安全性能差的鋰電池，這個時間將會更加短，一般5秒左右就會爆炸。
熱沖擊
所謂的熱沖擊就是環(huán)境溫度突然升高的現(xiàn)象，如果溫度較高，那么會導(dǎo)致鋰電池包負極表面SEI膜出現(xiàn)分解，從而引發(fā)放熱反映，電池散熱如果不好，那么內(nèi)部溫度就會迅速升高，從而出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。
過充
如果對鋰離子電池進行過充，那么多余的電能會轉(zhuǎn)化為熱能，因此導(dǎo)致電池本體溫度升高出現(xiàn)損壞的情況。往往這個問題會出現(xiàn)在一些沒有過充保護的充電器或電子產(chǎn)品上。
相比于早期的錳酸鋰電池，磷酸鐵鋰電池包在能量密度上并未有太大差別，約為100-110Wh/kg，但其熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的，當電池溫度處于500-600℃高溫時，其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解，而同屬鋰電池的鈷酸鋰電池在180-250℃時就內(nèi)部化學(xué)成分就已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。換而言之，磷酸鐵鋰電池的安全性在鋰電池中首屈一指，也正因如此，其也成為目前電動車電池的主要門類之一。
磷酸鐵鋰電池包在大倍率放電，甚至過充放電過程中，也難以發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)。同時，鋰在脫嵌后，晶格變化使晶胞（晶體的最小構(gòu)成單位）最終體積會縮小，這正好抵銷了碳負極在反應(yīng)中增加的體積，所以，在充放電中磷酸鐵鋰電池能夠保持物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，消除了體積增大而產(chǎn)生電池爆裂現(xiàn)象的隱患。
三元鋰電池安全嗎?
近年來，新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來突飛猛進式的發(fā)展，特別是具備更高續(xù)駛里程的三元鋰電池電動汽車發(fā)展更為迅速，但頻繁出現(xiàn)的電動汽車自燃、起火現(xiàn)象引起了大眾對其安全性的高度關(guān)注。
三元鋰電池的缺點也導(dǎo)致采用了三元鋰電池的新能源客車沒有辦法進入新能源車型目錄，原因是安全性。三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差，在250-300℃高溫就會產(chǎn)生分解，并且三元鋰材料的化學(xué)反應(yīng)尤其強烈，一旦釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，隨即發(fā)生爆燃現(xiàn)象。所以我們能夠看到，在極端的碰撞事故中，特斯拉等電動汽車依然還是有起火隱患。
不過為了抑制此類事故，廠家也花費了很大功夫，在電池管理系統(tǒng)以及散熱系統(tǒng)中加入過充保護、過放保護、過溫保護、過流保護這些環(huán)節(jié)，實時監(jiān)測電池狀態(tài)，這些都是為了提高三元鋰電池安全性所采用措施。
三元鋰材料容易熱解，但是不代表三元鋰電池安全；磷酸鐵鋰材料不易熱解，但是不代表磷酸鐵鋰電池就是安全的。不管是哪種技術(shù)路線，都要受鋰元素“過于活潑”這一特性的影響。因而電池的安全，是整個系統(tǒng)而非材質(zhì)一項的問題。它的解決，也不是更換正極材料這么簡單。
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