磷酸鐵鋰電池熱失控的原因是什么？如何預防熱失控？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-01-01 22:15
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磷酸鐵鋰電池的安全與熱控制如何預防?對于鋰電池來說，熱失控是最嚴重的安全問題。磷酸亞鐵鋰電池,常說油炸行業(yè)是安全的,因為它作為一個正電極在200 - 400℃基本不分解,但正極熱的生產(chǎn)只是一個副反應的一部分,負電極和電解液的氧化分解仍然存在,電池已經(jīng)失控,導致內(nèi)部短路和超載現(xiàn)象。
磷酸鐵鋰電池失控的原因是什么?
磷酸鐵鋰電池的熱失控主要是由于其內(nèi)熱產(chǎn)生遠大于散熱率。鋰離子電池內(nèi)部積聚了大量的熱量，引起連鎖反應，導致電池起火爆炸。
磷酸鐵鋰電池。JPG
過熱會導致熱量失控
動力磷酸鐵鋰電池過熱的原因是電池選型和熱設計不合理，或者是外部短路導致電池溫度升高，電纜接頭松動等，這些都需要從電池設計和電池管理方面加以解決。從電池材料設計的角度出發(fā)，可以開發(fā)出防止熱失控和阻止熱失控反應的材料。從電池管理的角度，可以預測不同的溫度范圍，定義不同的安全等級，從而進行分級報警。
(2)過充引發(fā)熱失控
過充電引發(fā)的熱失控是指磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)本身缺乏過充電電路的安全功能，導致電池的BMS失控但仍在充電。針對這種充電過度的原因，解決的辦法就是找出充電器的故障，充電器的完全冗余可以解決這個問題。其次，電池管理不合理，如不監(jiān)控每個電池的電壓。
(3)內(nèi)部短路觸發(fā)熱失控
電池制造中的雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、鋰的析出可能會導致內(nèi)部短路。這種內(nèi)部短路發(fā)生得很慢，持續(xù)很長一段時間，而且不知道什么時候會失控。如果進行了測試，則驗證不能重復。目前，世界各地的專家還沒有發(fā)現(xiàn)一種可以重復由雜質(zhì)引起的內(nèi)部短路的工藝，正在研究中。
要解決內(nèi)部短路的問題，首先要找一個產(chǎn)品質(zhì)量好的電池廠家，選擇磷酸鐵鋰電池和電池容量;其次，可以對內(nèi)部短路進行安全預測。在熱失控發(fā)生之前，應先找到內(nèi)部短路的單體。
(4)機械觸發(fā)熱失控
碰撞是機械觸發(fā)熱失控的一種典型方式。如果你在實驗室里模擬碰撞，最接近的方法就是針灸。通過對三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的針刺試驗，研究了磷酸鐵鋰電池的熱失控過程。實驗表明，不同的材料在針刺時會產(chǎn)生不同的反應，磷酸鐵鋰相對安全。解決碰撞引發(fā)的熱失控問題的方法是做好電池的安全保護設計。
磷酸鐵鋰電池的安全與熱控制如何預防?
雖然磷酸亞鐵鋰電池安全不能根治,但它是預防控制,正確面對一些新的安全技術(shù),并積極探索將有助于推動電池技術(shù)的進步,如熱穩(wěn)定性、改善材料/界面開發(fā)單體自激熱保護技術(shù),以及系統(tǒng)防止熱膨脹技術(shù),可以有效地提高磷酸亞鐵鋰電池的安全系統(tǒng)。
表面包覆
正電極的熱分解和氧的析出主要是由于它與界面(電解質(zhì))的反應，所以我們可以在正電極的活性表面上覆蓋一層熱穩(wěn)定的保護層。例如，在高鎳的正表面涂覆磷化膜或磷酸鋰可以減少高鎳材料與電解液的直接接觸，從而降低副反應的強度和產(chǎn)熱。常用的涂層材料包括磷酸鹽、氧化物、氟化物和一些聚合物。
