鋰離子電池火災原因有什么
鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年10月02日
鋰離子電池起火原因,可以劃分成兩個大部分,自身原因和外部原因。自身原因重要是指自身材料、結構熱穩定性的好壞,對火災發生與否的影響;外部原因,指各種濫用手段,引發的鋰離子電池火災。
1.1自身原因
鋰離子電池由正極材料,負極材料和電解液組成,這幾部分的熱穩定性,直接影響著電芯發生熱失控的可能性。
負極材料的熱穩定性的影響因素
目前應用的負極材料,絕大部分是碳材料。在高溫條件下,石墨容易與電解液發生反應,尤其電池荷電量高的狀態,LiC6更是能夠提升反應的激烈性。
有研究發現,負極開始反應放熱的溫度起點,與碳材料的顆粒度有關,顆粒越大,其開始反應的溫度就越高,也就越安全。同時,不同結構的碳材料參與電解液的反應,其放熱量并不相同,石墨就比無定型碳(重要指軟碳和硬碳)放熱量大。
正極材料熱穩定性的影響因素
當前應用廣泛的鋰離子電池正極材料,都是鋰的化合物。磷酸鐵鋰,錳酸鋰和三元鋰,假如泛泛的說,三者的安全性是從高到低排列的。而有人專門對正極材料在這些電池安全性中的影響做了研究。
研究認為,鋰的化合物分子式中,鋰的含量越高,其熱穩定性就越差,開始與電解液反應的溫度就越低。有個定量的比較,分子式中各個原子的比例系數,當鋰的系數是0.25時,其反應溫度為230℃;假如這個數值變成1,其起始反應溫度就變成了170℃。此外,假如正極材料中含有除了鋰以外的其他金屬元素,則含錳元素的正極材料比含鎳元素的正極材料熱穩定性好。
電解液熱穩定性影響因素
電解液可以說是熱穩定性問題的核心,它的穩定性直接影響整個體系的穩定性。有人針對電解液的熱穩定性做了一些列研究,結果表明:
電解液中的碳酸二甲酯含量越高,其熱穩定性越差,越容易與正負極材料發生反應;電解液與越多類型材料相容性差,也就是在較低的溫度下可以與多種不同的鹽類發生反應,說明它越活潑,其熱穩定性就越差。
老化帶來的熱失控
老化是一個綜合的過程,負極SEI膜結構老化,出現破損,引發自生熱過程;負極鋰枝晶堆積,造成內短路或者遇到高溫環境與電解液激烈反應。老化帶來的內阻上升,使得熱積累出現的概率上升。總的來說,老化與熱失控風險存在正相關性。
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