鋰電池真的那么危險嗎？鋰電池的工作原理是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-19 18:57
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三元鋰電池的粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、電極活性物質(zhì)的燃點較低，操作不當(dāng)時極易被引燃，發(fā)生熱失控后熱解氣體的爆炸極限范圍比常見烴類氣體還要大，而且單節(jié)鋰電池?zé)崾Э氐臍怏w釋放量就能達(dá)到爆炸下限，從而發(fā)生劇烈的燃燒爆炸。
三元鋰電池熱失控之后熱量釋放快，1分鐘內(nèi)就可釋放鋰電池內(nèi)部70%的能量，火焰溫度高或是迅猛，且電池單體形成的火焰會從正極噴射從而導(dǎo)致周圍電池失控產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，致使火災(zāi)發(fā)生后迅速進(jìn)入猛烈燃燒階段。高達(dá)800℃以上的火焰（常規(guī)汽油車約為400℃）極易引燃汽車內(nèi)飾或其他零部件，且電池平鋪在車輛底盤，分布廣、影響也就大。
鋰電池電解液大多是碳酸二乙酯、乙醚、碳酸丙烯酯等沸點較低的可燃有機溶劑，高溫下易揮發(fā)形成多種甲苯、苯乙烯、一氧化碳、氟化氫等有毒有害氣體。
特斯拉的電池包就是由7000多節(jié)圓柱電芯串并聯(lián)組合而成
三元鋰電池的燃燒滅火困難，鋰電池?zé)崾Э貢r一般伴有大量白煙、溫度高、能見度低且有大量腐蝕性氣體產(chǎn)生，使消防人員開展滅火工作產(chǎn)生困難。并且由于電池內(nèi)部組分提供了可燃物和氧化劑，干粉、泡沫等常規(guī)滅火劑基本不能夠熄滅電池著火。
大量的水雖然可以冷卻電池系統(tǒng)起到一定的滅火作用，但在電池殼體發(fā)生破壞的情況下，電池內(nèi)活潑的金屬鋁遇水燃燒，反而可能加大火勢甚至引起爆炸。在文獻(xiàn)研究中有提到可采用亞納米級固相微粒和惰性氣體混合物的氣溶膠作為滅火劑。但……這并不常規(guī)。
所以我們看到，特斯拉在地下車庫內(nèi)著火之后，只能等待車輛完全燒完，而沒辦法施以有效的滅火手段，并且還需要封鎖車庫，避免人員第一時間進(jìn)入造成中毒。
易燃不代表危險，
汽油也易燃，失控才是
上邊頻繁提起的一個詞是熱失控，這是鋰電池發(fā)生自燃、危險的主要原因。熱失控是指電池使用過程中產(chǎn)生的熱量無法散出，溫度異常升高反而導(dǎo)致電池內(nèi)部反應(yīng)更加劇烈，放出更多的熱，兩相促進(jìn)最終導(dǎo)致燃燒或爆炸。
比如這張圖：某NCM電池負(fù)極（材料為鈦酸鋰）的溫度與放熱曲線。正常的鋰電池在使用過程中BMS應(yīng)該將電池溫度控制在合理范圍內(nèi)。
但如果電動車的熱管理設(shè)計不好，可以看到，隨著電池溫度的上升，電池內(nèi)部自行產(chǎn)生了多個放熱峰值，80攝氏度左右SEI膜開始溶解，產(chǎn)生大量的熱，隨后溫度繼續(xù)上升135℃左右隔斷開始溶解，正負(fù)極短路，溫度急劇上升到200℃左右，正負(fù)極材料與電解液開始反應(yīng)，放熱量極大電池爆燃。
鋰電池的工作原理
在溫度達(dá)到一定的閾值之前，過高的溫度雖然會導(dǎo)致電池的損壞，但并不是完全致命的，如果電池安全機制設(shè)計良好，還有機會壓制溫度，但到了某個閾值，形成了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，那爆燃就不可避免了。（各個溫度節(jié)點隨鋰電池材料工藝不同會有區(qū)別，比如三元鋰電池的熱失控溫度在190℃左右，而磷酸鐵鋰的熱失控溫度在230℃左右）
因此，磷酸鐵鋰電池相對會比三元鋰電池更加安全，而另一邊，雖然都是易燃易爆品，但汽油的潛在危險程度在經(jīng)過了汽車百多年來的發(fā)展，也已經(jīng)降的比還是新生事物的鋰電池更低，這一點不可否認(rèn)。
