鉅大LARGE | 點擊量:1120次 | 2020年03月07日
熱失控產(chǎn)生的根源是在電芯
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(yīng)用后的電池管理,到隨車運行中的使用。
熱失控產(chǎn)生的根源是在電芯。正負(fù)極是“導(dǎo)火線”,電解液是“燃料庫”,它只要一?!盎鸹ā本蜁霈F(xiàn)熱失控或者火災(zāi)。
“火花”或來自于電芯內(nèi)部,或由外因而起。內(nèi)因重要指在電池設(shè)計及制造過程中產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素;外因重要指在電池運輸、安裝及運行維護(hù)過程中由于人員、外部條件等導(dǎo)致的原因。
造成電池?zé)岚踩?,重要是局部過熱,導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,或者微短路造成電池隔膜破損,出現(xiàn)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(wěn)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(jié)構(gòu)變?yōu)榧饩Y(jié)構(gòu),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(chǎn)生的根本問題。
電化學(xué)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(tài)下,電池內(nèi)部的活性物質(zhì)及電解液會產(chǎn)生鋰枝晶,刺穿隔膜,導(dǎo)致內(nèi)短路。負(fù)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(dǎo)致正負(fù)極短路是一個熱失控重要的環(huán)節(jié)。當(dāng)SEI膜這層安全膜被破壞后,電解液與電極發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)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(wěn)定性。
內(nèi)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(tài)下的機械失效也會轉(zhuǎn)化為內(nèi)短路引發(fā)電氣失效,最終導(dǎo)致熱失控。
電池在全生命周期過程當(dāng)中可能出現(xiàn)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(yīng)用,引發(fā)一些安全事故。