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电动汽车锂离子电池为什么会爆炸?怎样可以防止爆炸

2022-03-12   点击量:489

一、锂离子电池负极容量不足


当锂离子电池正极部位的负极部位容量不足时,充电时所出现的锂原子无法插入负极石墨的间层结构中,会析在负极的表面,形成结晶。


在锂离子电池中长期形成结晶会导致短路,这时电芯急剧放电,会出现大量的热,烧坏隔膜。高温会使电解液分解成气体,当压力过大时,电芯就会爆炸。


二、水份含量过高


充电时,水份可以和锂发生反应,生成氧化锂,使电芯的容量损失,易使电芯过充而生成气体,水份的分解电压较低,充电时很容易分解生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆炸。


三、内部短路


内部电芯短路造成大电流放电,出现大量的热,烧坏隔膜,而造成更大的短路现象,会使电解液分解成气体,内部压力过大,电芯就会爆炸。


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四、锂离子电池过充


电芯过充电时,正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化,而放出的锂过多也容易无法插入负极中,也容易造成负极表面析锂,而且,当电压达到4.5V以上时,电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。


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五、外部短路


外部短路可能由于正负极接错所导致,由于外部短路,电池放电电流很大,会使电芯的发热,高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏,造成内部短路,因而爆炸。目前,针对锂离子电池包电解液易燃的问题,可以使用新的能量供给方式,例如利用人体动能给电子设备供应能量,目前这个方法还处于实验室阶段。另外一个很直接的方法就是在现有的电解液中新增阻燃剂。但是,为了完成阻燃性,就要在电解液中添加大量的阻燃剂,这样会相应地降低电解液的离子导电性,显著影响锂离子电池包的电化学性能和能量密度。


最近,美国斯坦福大学的研究人员,制造了一种新型智能静电纺丝分离器,它具有热量触发机制,内部含有阻燃剂,可用于防止锂离子电池燃烧。


在这种结构中,阻燃剂包装在聚合物保护壳的内部,以防阻燃剂直接溶解到电解液中,从而给电池性能造成负面影响。当锂离子电池包内部的热量过高时,电池保护壳会因为高温而发生溶解,释放出阻燃剂,从而有效抑制高度易燃的电解液发生燃烧。


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钜大特种电池工程研究院

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