锂电池有哪些不可忽视的热失控问题?

2022-11-07 08:48:01

新能源汽车.随着电化学储能的蓬勃发展,锂电池的装机容量日益增加。然而,新能源汽车和储能电站的频繁事故使锂电池的安全问题备受关注。其中,危险的因素是锂电池的热失控。在这种情况下,锂电池的热失控问题有哪些不容忽视?让我们和格雷普技术人员一起学习吧!

一.热失控原理锂电池

第1阶段:125℃,开始热失控阶段。SEI膜反应分解,SEI分解使负极暴露在电解液中,促进电解液与负极中的锂反应,产生气体。

第2阶段:125~180℃,电池内部的气体释放和温升加速。这一阶段产气速度加快,正极材料分解,如:LiCoO2分解产生O2.锂盐也会分解,比如LiPF6分解生成LiF和路易斯酸PF5.在高温下,路易斯酸会与电解液反应产生大量气体。

第3阶段:180℃以上,发生热失控。在这一阶段,正负电极材料与电解液之间的化学反应和电解液分解反应率急剧增加,电池内部温度也急剧升高,减压阀打开或自燃。

二.锂电池热失控的原因

1.机械乱用,如:挤压.撞击.针刺等,导致锂电池(电池)在外力作用下发生变形,隔膜被破坏,正负短路,导致热失控。

2.无序使用热量,锂电池在高温环境下长时间工作。整个过程中的主要热原是:外部高温环境,使用过程中产生的极化热.反应热.分解热等。

3.乱用电,锂电池过度充电导致活性物质结构受损,电解液分解产气,导致电池内部压力增大。此外,还包括过放电.充电等大倍数(超出规格)。

三.锂电池在不同环境温度下的热失控机制

1.低温条件下:风险因素主要来源于锂分析和锂分枝晶体的生成。

2.常温下:风险因素主要来自极化(欧母极化(.电化学极化等)产热,或大倍数充/放电产热。

3.高温条件下:风险因素主要来危险因素,包括:SEI分解、隔膜收缩等。

四.防止锂电池热失控的措施

1.设置安全阀,但要严格控制安全阀的压力范围。

2.安装热敏电阻,避免电池过充或短路。

3.BMS准确的热管理,使用电池时使用水冷.风冷等对电池降温。

4.在电解液中使用添加剂,降低电解液的易燃性。

5.提升SEI成膜质量,例如:在电解液中加入电解液LiCF3SO3等,使SEI更多的无机成分。

6.防止正极材料与电解液发生反应,例如:应用电解液中的添加剂或正极材料的涂层。

7.提高隔膜的溶点,例如:在隔膜两侧涂上瓷器层。

8.规范锂电池的使用,减少或避免过度充电.过度放电等人为因素。