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磷酸铁锂电池组为什么具有高安全性

2019-09-11   点击量:22

磷酸铁锂电池组为什么具有高安全性?使用安全,是新能源汽车发展三大关键要素之首。磷酸铁锂电池组就是用磷酸铁锂作为锂电池组的正极材料。它是目前所有锂电池组当中最具环保性的、寿命最高的、安全性最高的、放电率最大的。磷酸铁锂电池其热稳定性是目前车用锂电池中最好的。


磷酸铁锂电池组的工作原理和锂电池组是一样的,都是通过锂离子在电池的正负极通过电解液来回移动充放电的过程。在容量方面,磷酸铁锂电池组可以分为三大类:小型、中型和大型。在参数方面,不同类型电池的同类参数也是存在差异性的。


磷酸铁锂电池组为什么具有高安全性?


磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,难以分解,即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。有报告指出,实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象,但未出现一例爆炸事件。


磷酸铁锂电池组在高温下的稳定性,可达390℃以上,保证了锂电池组内在的高安全性,不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧,可以轻松通过针剌实验。这一安全性特点,对中国还处于幼稚期的新能源汽车产业来说,是最合适的。


磷酸铁锂电池的燃烧需要外部提供氧气,一旦氧气源被切断,火就能熄灭。在极端的情况下,磷酸铁锂的燃烧也不激烈,而且火势扩大也比较缓慢,起火也比较容易被扑灭。


磷酸铁锂电池组与单个的磷酸铁锂电池相比较而言,拥有很多的优点,但也不可避免的有缺点。在优点上,磷酸铁锂电池组具有高安全性能、高寿命、高温性能好、容量大、重量轻、环保性好,但在缺点上,单个的磷酸铁锂电池的使用寿命要比电池组寿命高的多得多。另外,在低温性能方面,磷酸铁锂电池组做得还不是很好,导电性能也有待进一步研发改善。


三元材料的脱氧温度是200℃,放热能量超过800J/g,三元锂电无法通过针剌实验,表明了三元电池在内部短路的情况下,很容易引发安全事故。


磷酸铁锂电池在安全性和循环寿命上相对于三元锂电的绝对优势,正是中国新能源汽车关键要素所在和发展所需。只要明确其发展地位,加大投入固化这一优势,中国新能源汽车就完全有弯道超车的可能。


当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,而同属锂电池的钴酸锂电池在180-250℃时就内部化学成分就已处于不稳定状态。换而言之,磷酸铁锂电池组的安全性在锂电池中首屈一指,也正因如此,其也成为目前电动车电池的主要门类之一。


磷酸铁锂电池安全可靠性测试项目


一般磷酸铁锂电池测试项目包括:内部短路测试、持续充电测试、过充电、大电流充电、强迫放电、坠落测试、从高处坠落测试、穿透实验、平面压碎试验、切割实验、低气压内搁置测试、热虐实验、浸水实验、灼烧实验、高压实验、烘烤实验、电子炉实验等等。


1、挤压测试:将充满电的磷酸铁锂电池放在一个平面上,由油压缸施与13±1KN的挤压力,由直径为32mm的钢棒平面挤压电池,一旦挤压压力到达最大停止挤压,电池不起火,不爆炸即可。


2、撞击测试:电池充满电后,放置在一个平面上,将直径15.8mm的钢柱垂直置于电池中心,将重量9.1kg的重物从610mm的高度自由落到电池上方的钢柱上。锂电池不起火、不爆炸即可。


3、过充测试:将磷酸铁锂电池用1C充满电,按照3C过充10V进行过充试验,当电池过充时电压上升到一定电压时稳定一段时间,接近一定时间时电池电压快速上升,当上升至一定限度时,电池高帽拉断,电压跌至0V,锂电池没有起火、爆炸即可。


4、短路测试:将电池充满电后用电阻不大于50mΩ的导线将电池正负极短路,测试电池的表面温度变化,电池表面最高温度为140℃,电池盖帽拉开,电池不起火、不爆炸。


5、针刺测试:将充满电的电池放在一个平面上,用直径3mm的钢针沿径向将电池刺穿。测试锂电池包不起火、不爆炸即可。


6、温度循环测试:磷酸铁锂电池温度循环试验是用来模拟锂离子电池在运输或贮存过程中,反复暴露在低温和高温环境下,锂离子电池的安全性,试验是利用迅速和极端的温度变化进行的。试验后样品应不起火、不爆炸、不漏液。


磷酸铁锂电池在高温条件下比较稳定,因此从安全性上考虑,磷酸铁锂电池组就顺理成章的成了最好的选择。


钜大特种电池工程研究院

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