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熱失控產生的根源是在電芯

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年03月07日  

一塊動力鋰電池的全生命周期是從材料體系的選擇開始,到電芯的完成,模組、PACK的成型,裝車應用后的電池管理,到隨車運行中的使用。


熱失控產生的根源是在電芯。正負極是“導火線”,電解液是“燃料庫”,它只要一粒“火花”就會出現熱失控或者火災。


“火花”或來自于電芯內部,或由外因而起。內因重要指在電池設計及制造過程中產生的不穩定因素;外因重要指在電池運輸、安裝及運行維護過程中由于人員、外部條件等導致的原因。


造成電池熱安全失效,重要是局部過熱,導致電池內部短路,或者微短路造成電池隔膜破損,出現更大面積的短路。


鋰離子電池從NCM111、NCM523一路升級到NCM622、NCM811。正極三元材料鎳含量不斷提高,釋氧溫度不斷下降,正極材料的熱穩定性越來越差。釋氧溫度下降就意味著鋰離子電池更加不耐熱,正極材料隨著溫度的提高從層狀結構變為尖晶石結構,然后形成巖鹽,并釋放出活性氧。巖鹽的生長和氧氣的釋放是熱失控產生的根本問題。


電化學濫用是最令電芯廠頭痛的問題。在熱沖擊、過充、過放等濫用狀態下,電池內部的活性物質及電解液會產生鋰枝晶,刺穿隔膜,導致內短路。負極析鋰是鋰枝晶生長的一大原因。因此如何防止鋰枝晶的是一項重要課題。


隔膜失效導致正負極短路是一個熱失控重要的環節。當SEI膜這層安全膜被破壞后,電解液與電極發生反應產生熱,將會熔化隔膜。而且隔膜面對著的敵人還有鋰枝晶,威脅著它的完整性和穩定性。


內短路、過充、電池老化等帶來的電池失效外,外短路、擠壓、火燒、浸泡、模擬碰撞這些非常極端狀態下的機械失效也會轉化為內短路引發電氣失效,最終導致熱失控。


電池在全生命周期過程當中可能出現的一些失效、性能衰減,會造成電芯超過了安全使用范圍被應用,引發一些安全事故。


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