新能源汽車電池pack出現(xiàn)的問題:
案例:2016年11月3日美國印第安納州首府印第安納波利斯市特斯拉Model S電動汽車發(fā)生了一起嚴重事故,導致整個車輛燃燒。當時,這輛Model S汽車猛力撞向了一棵大樹,瞬間產(chǎn)生火花,引發(fā)了車內(nèi)的鋰電池爆燃,進而讓整個車輛燃燒成一團巨大的火球。
危害1:一旦外殼出現(xiàn)破損或被刺穿,里面的鋰離子化合物遇到空氣或者水后會發(fā)生化學反應,如果再碰到猛烈的撞擊或者高溫,很容易發(fā)生爆燃的危險。
危害2:高壓鋰電池引發(fā)的火災還需要“大量的水”來撲滅,而且這樣的火災往往溫度極高。
危害3:大量的電池模塊外殼可能會散落在大約100英尺的地方。一些小電池外殼已經(jīng)支離破碎,像是燃燒的射彈,傷及無辜。
危害4:大量的電解液炸散在電池包外界,造成極大的環(huán)境破壞。
為什么會爆燃?
原因1:鋰是很活潑的金屬。鋰離子電池體積小容量密度高,高能量密度的特性讓其成為電動汽車的優(yōu)先。鋰離子電池在工作中是利用鋰離子得失電子和遷移聚集來實現(xiàn)電能的儲存的。然而,鋰的化學特性太活潑。鋰金屬暴露在空氣中,會與氧氣發(fā)生激烈的氧化反應, 產(chǎn)生大量熱量,如果沒有及時散發(fā)這些熱量就會爆燃。
原因2:在使用過程中,大電流(外短路,內(nèi)短路)導致的過熱引起爆燃;破裂也可能使充電后不穩(wěn)定的負極(沉積有鋰)接觸空氣導致大量放熱或負極容量不足;過充/過放也會引起爆燃。
原因3:電池的制造工藝也是影響電池安全性能的重要因素,其中主要的有三方面因素,分別為正負極容量配比、漿料均勻度控制、涂布質(zhì)量控制。
鋰電池工作過程:
常見的正極材料主要成分為 LiCoO2 ,負極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。
充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。
放電時,鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合.鋰離子的移動產(chǎn)生了電流。
如何解決?
█在鋰電池的實際應用中,千方百計地防止電解液中的鋰離子向鋰金屬轉(zhuǎn)化,并把金屬鋰鎖在石墨或鋰化合物中,所以人們制造鋰離子電池的正極材料主要采用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等
█電池包內(nèi)氣壓過高到一定限度時進行報警,人們有機會避免出現(xiàn)爆燃事故
█除此之外,還有進一步補救措施:鋰與氧氣產(chǎn)生激烈氧化反應產(chǎn)生的氣體即時泄放,實現(xiàn)電池PACK內(nèi)外的氣壓平衡,不致于電池殼體支離破碎飛落四周。華興科技特意設計了這種裝置,以達到以下這些功能:
A、正常工作時氣體泄放,以及電池包冷卻時吸入外界的空氣
B、產(chǎn)生爆燃時泄放電池包內(nèi)氣壓,且不能沖損防水透氣膜
C、外界液態(tài)水不進入電池包中
D、壽命不低于汽車其它部件