新能源汽車電池pack出現的問題:
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,瞬間產生火花,引發了車內的鋰電池爆燃,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生化學反應,如果再碰到猛烈的撞擊或者高溫,很容易發生爆燃的危險。
危害2:高壓鋰電池引發的火災還需要“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,會與氧氣發生激烈的氧化反應, 產生大量熱量,如果沒有及時散發這些熱量就會爆燃。
原因2:在使用過程中,大電流(外短路,內短路)導致的過熱引起爆燃;破裂也可能使充電后不穩定的負極(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構的碳。
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構的碳中。
放電時,鋰離子則從片層結構的碳中析出,重新和正極的化合物結合.鋰離子的移動產生了電流。
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
█電池包內氣壓過高到一定限度時進行報警,人們有機會避免出現爆燃事故
█除此之外,還有進一步補救措施:鋰與氧氣產生激烈氧化反應產生的氣體即時泄放,實現電池PACK內外的氣壓平衡,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、產生爆燃時泄放電池包內氣壓,且不能沖損防水透氣膜
C、外界液態水不進入電池包中
D、壽命不低于汽車其它部件