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聚合物锂电池在高温环境下容易燃烧或爆炸吗?

来源:聚合物锂电池?编辑:admin??发布时间:2019-07-25 15:07:43??阅读数:

  就在上个周末(7月21日),一股高温热浪席卷了北京,当地最高气温接近40℃,一度和素来以酷热著称的吐鲁番温度不相上下。其实,这并不是偶然事件,根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)数据,上个月是过去140年中地球最热的6月份,气温上升已然成为新的常态。今年6月,全球平均气温比20世纪的15.5℃多了0.95℃,1月至6月全球平均气温也比20世纪(13.5℃)高出0.95℃。

  那么在如此高温环境下,聚合物锂电池容易燃烧或爆炸吗?聚合物锂电池爆炸燃烧很少会因为外部电路故障,这也就意味着绝大多数的锂电池爆炸燃烧事件,均源于电池内部的设计缺陷。电池行业对于锂电池热失控机理仍然研究不够深入,锂电池安全实现质的提升,最根本还是要依靠材料技术的进步。

高温环境下聚合物锂电池容易燃烧或爆炸吗?

聚合物锂电池

  在高温环境下聚合物锂电池不会爆炸,锂电池工作温度-20℃~50℃。温度低会影响聚合物锂电池性能,容量变低以及内阻变大;温度正常则又可以恢复。聚合物锂电池具有能量密度高、小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性等多种明显优势,是一种新型电池。在形状上,聚合物锂电池具有超薄化特征,可以配合各种产品的需要,制作成任何形状与容量的电池。

  聚合物锂电池是采用软性包装和聚合物电解质而制成的一种锂电池产品,正常情况下的使用、贮存都不会爆炸,除非人为强力破坏导致其短路。当前的聚合物锂电池多是软包电池,采用铝塑膜做外壳,当内部采用有机电解质时,即使液体很热也不会爆炸,因为铝塑膜聚合物锂电池采用固态或胶态而无漏液,只是自然破裂。

  不过任何事情都不是绝对的,如果瞬间电流足够大,发生短路,则电池自燃或爆裂并非不可能。为了减少这类事故的发生,聚合物锂电池正在越来越多的场合获得应用,虽然锂电池替代其他类型电池还在进程当中,但在锂电池类型中,聚合物锂电池已经开始在部分领域取代普通锂电池。

  聚合物锂电池在储存电能后处于一种亚稳定状态,过高的温度会导致锂电池发生热失控。锂电池在充放电时,特别是充电时,会产生大量的热能。如果热量没有及时排放出去而在电池内部积累,会使温度不断升高,当到达临界点时,亚稳定状态的电池正负极材料会与电解液发生剧烈的反应,迅速产生大量热能,发生热失控。大量的电解液在高温作用下会汽化并破坏电池壳体,在与空气接触后,发生燃烧甚至爆炸等事故。

聚合物锂电池在什么情况下会发生燃烧或者爆炸呢?

  当聚合物锂电池发生短路时,电池内部形成超高的短路电流,瞬间产生大量的热,很可能直接发生热失控导致燃烧爆炸。在聚合物锂电池组中,即使单只电池出现热失控,小容量电池释放出的能量也不会导致整个电池组燃烧爆炸。然而小容量电池组成的电池组结构复杂,系统集成效率低,小容量电池必须使用能量密度更高的正负极材料。

聚合物锂电池

  聚合物锂电池被严重过充,锂离子电芯的化学系统决定了当电芯被过充电后,电芯内部的LiCoO2变成Co3O4,Co3O4是很强的氧化剂,可与电解质反应产生气体(O2)。电芯电压达到接近5V时,随着电芯内部温度的升高及气体压力作用,大部分电芯会由于内部短路等原因发生燃烧或爆炸。

  聚合物锂电芯被高温加热,当电芯被高温加热时,电解液会汽化同时还会分解,电芯内部压力增大,电芯内部的隔离膜可能熔解导致电芯内部短路引起燃烧,同时阴极材料在充满电时,在一定温度下,会发生自催化反应,出现燃烧。

  解决措施:目前主要采取聚合物锂电池保护板、PTC、专用充电器及保险丝等方法对电芯进行保护。其中保护板是对电芯的过充、过放及过流进行一级保护,PTC则是在电芯过热时短路大电流情况下截止电流对电芯进行二级保护,专用充电器则是对电芯的充电电流及电压进行限制,而保险丝目前使用较少,其主要作用是在电芯电压或电流出现异常时彻底截断电芯与外电路的连接,从而确保电芯不会被再次使用,以保证电芯不会出现严重的安全事故。

  最好的办法当然是要有聚合物锂电池保护线路板的设计。这虽然会增加锂电池的制造成本,但对于锂电池的安全使用是必要的,一切正规的锂电池生产厂家的产品都免不了这一设计。为了提高聚合物锂电池安全性,最主要的办法是从改善电池设计和提高制造工艺入手。更多的锂电池生产厂家开始看重安全性和性价比,不再追求极限的电池设计和工艺过程,这样有助于提高聚合物锂电池安全性。

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