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电池本身的老化会有什么危险

钜大LARGE  |  点击量:2120次  |  2019年06月11日  

锂电池锂离子电池是当前市场最主流的电池,它被广泛应用于电子产品和汽车上,其适用性和可靠性经得起时间检验。但由于一些设计乃至它本身特性的影响,历史上也发生了诸如三星手机门等电池自燃事件,因此电池安全问题的确值得我们关注。

对于汽车来讲,动力电池自燃的原因主要是热失控,而最常见造成热失控的原因又有激烈碰撞、系统短路等。

首先我们来聊第一点,碰撞造成的燃烧。正如充电宝剧烈撞击会自燃一样,动力电池遭受撞击同样会自燃。对于锂离子电池来讲,激烈碰撞所带来的严重形变,会造成锂离子电池内部短路,电池所具备的能量将一口气从短路点释放出来造成局部升温,进而引起正负电极、电解液分解,形成热失控。

可以说由碰撞引起的自燃,是最好防范同时也是最难防范的。目前的电动汽车,动力电池组都被布置在车底或后备箱底部,这些位置尽可能避免了激烈的碰撞,同时电池盒的设计也能够在一定程度上保护电池组,这就是它容易防范之处。

而就像传统燃油车在激烈碰撞或翻车后也会引燃油箱一样,当车速过快电动车的动力电池组依然会遭受剧烈撞击。目前C-NCAP已经对电动汽车碰撞测试作出规范要求,测试标准为64km/h的正面碰撞,也就是说即便是五星安全的电动汽车,在这一时速之上遭受碰撞,动力电池依旧存在自燃可能。

系统短路引起的自燃就与动力电池的老化和寿命有关了。为了隔绝电池组与外界雨水,动力电池总成密闭性通常都很高,一般来讲需要通过IP67标准。但伴随使用时间的提升,其密闭性势必会有所下降,雨水等的渗入也会导致电池短路进而引起自燃。

另一方面,电池本身的老化也会带来一定的危机。受使用寿命影响,单个电池单元本身的老化会影响其性能,同时也会导致电池整体的一致性差异越来越大,对电池安全有一定影响。此外,受制造工艺限制,电池组激光焊接点老化所带来的阻抗也会引起局部高温,引起自燃。可见动力电池也需要时常维护和保养,定期检测电池状况。

由此可见,动力电池组存在的安全隐患的确不少,使用电动车的朋友在日常养护时也需要花些心思。

那么面对这些缺陷又该如何改善呢?有专家指出,在性能和安全性方面,锂离子电池或许已经达到了上限,固态电池或许才是未来电动汽车新的动力源。

据了解,固态电池不含易燃的电解液,因此相较锂离子电池会更加安全。同时它在电力储存上也更加优秀。不过目前受成本和寿命影响,大规模普及或许还需时日。在这期间,日本研究的全树脂电池或许会有一定的市场。它由含有电解液的凝胶状树脂将锂等电极材料进行包裹,面对钻孔、切割均不会起火,同时成本略低于传统锂离子电池,值得期待。磷酸盐可作为再充电锂电池的阴极材料。磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。这是通过纳米级磷酸盐阴极材料实现的。

主要优点是高额定电流和长循环寿命;良好的热稳定性,增强了安全性和对滥用的容忍度。如果长时间保持在高电压下,磷酸锂对全部充电条件的耐受性更强,并且比其他锂离子系统的应力更小。

缺点是,较低的3.2V电池标称电压使得比能量低于钴掺杂锂离子电池。对于大多数电池来说,低温会降低性能,升高储存温度会缩短使用寿命,磷酸锂也不例外。磷酸锂具有比其他锂离子电池更高的自放电,这可能会引起老化进而带来均衡问题,虽然可以通过选用高质量的电池或使用先进的电池管理系统来弥补,但这两种方式都增加了电池组的成本。

电池寿命对制造过程中的杂质非常敏感,不能承受水分的掺杂,由于水分杂质的存在有些电池最短寿命只有50个循环。图9总结了磷酸锂的属性。常用磷酸锂代替铅酸起动蓄电池。四个串联电池产生12.80V,与六个2V铅酸电池串联的电压相似。车辆将铅酸充电至14.40V(2.40V/电池)并保持浮充状态。浮充的用意在于保持完全充电水平并防止铅酸电池硫酸化。

通过串联四个磷酸锂电池,每个电池的电压均为3.60V,这是正确的满充电电压。此时,应该断开充电,但驾驶时继续充电。磷酸锂容忍一些过度充电;然而,由于大多数车辆在长途旅行中长时间保持电压在14.40V,可能会增加磷酸锂电池的机械应力。时间会告诉我们磷酸锂作为铅酸电池的替代品能够承受多长时间的过充电。低温也会降低锂离子的性能,可能会影响极端情况下的起动能力。磷酸锂具有良好的安全性和长寿命,比能量适中,自放电能力增强。

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