磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果
來源：存能電氣 日期：2019-04-12 23:01 瀏覽量：次
磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果?過去的幾年，使用三元鋰電池的電動汽車多次發生過起火爆炸。于是負面新聞相對較少的磷酸鐵鋰電池，被貼上了“絕對安全”的標簽，成為曾經電動汽車動力電池的首選。但進年來，磷酸鐵鋰電池頻頻出現爆炸起火的傳聞，磷酸鐵鋰不是安全性能很高嗎?為什么會起火，接下來，存能小編就帶大家看看磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果。
磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果
磷酸鐵鋰電池在一般情況下是不會出現爆炸起火的的。正常使用時磷酸鐵鋰電池的安全性較高，但是事無絕對，在一些極端情況下還是會發生危險的。這跟各公司的材料選擇、配比、工藝過程以及后期的使用是有很大關系的。
盡管磷酸鐵鋰材料從熱力學方面來說，其熱穩定性和結構穩定型是目前所有正極材料中最高的，并且在實際安全性能測試中也被驗證，但從材料以及電池內在發生短路的可能性和幾率來看，它可能又是最不安全的。
首先，從材料的制備來說，磷酸鐵鋰的固相燒結反應是一個復雜的多相反應，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅體以及還原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價，燒結反應必須在還原性氣氛中進行，而較強的還原性氣氛在將三價鐵離子還原成正二價鐵離子的過程中，存在將正二價鐵離子進一步還原成微量單質鐵的可能性。
單質鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質，這也是日本沒有將磷酸鐵鋰應用于動力型鋰離子電池中的主要原因之一。此外，固相反應一個顯著的特點是反應的緩慢性和不徹底性，這使得在磷酸鐵鋰中存在微量Fe2O3的可能性，美國阿貢實驗室將磷酸鐵鋰高溫循環性差的缺陷歸結為Fe2O3在充放電循環過程中的溶解以及單質鐵在負極上的析出。此外，為了提高磷酸鐵鋰的性能，必須將其顆粒納米化。而納米材料的一個顯著特點是結構穩定性和熱穩定性較低，化學活性較高，這在某種程度上也增加了磷酸鐵鋰中鐵溶解的幾率，特別是在高溫循環與儲存條件下。而實驗結果也表明，在負極上通過化學分析或者能譜分析，測試到鐵元素的存在。
從磷酸鐵鋰電池制備的方面來說，由于磷酸鐵鋰納米級顆粒較小，比表面積較高，并且由于采用碳包覆工藝，高比表面積的活性炭對空氣中的水分等氣體具有很強的吸附作用，造成電極加工性能不佳，粘結劑對其納米顆粒的粘附力較差。無論在電池制備過程中還是在電池的充放電循環和儲存時，納米顆粒都容易從電極上脫離，造成電池的內部微短路。
當然這只是在制作過程中的問題，鋰電池的工藝技術發展飛快。有些工藝技術已經非常的優秀。
磷酸鐵鋰電池工作原理
作為充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環性能、輸出電壓穩定、能大電流充放電、電化學穩定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環境無污染。采用磷酸鐵鋰作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環次數)、對環境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。
LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳(石墨)組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。
LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
磷酸鐵鋰電池的工作溫度,充電環境溫度：10℃～55℃;放電環境溫度：20℃～60℃。
磷酸鐵鋰電池安全性分類測試
1.抗重物沖擊：磷酸鐵鋰電池組按規定進行試驗，應不起火、不爆炸。
2.抗熱沖擊：電池組按規定進行試驗，應不起火、不爆炸。
3.抗過充電：電池模塊按規定進行試驗，應不起火、不爆炸。
4.抗短路：電池模塊按規定進行試驗，應不起火、不爆炸。
5.高溫儲存：電芯按規定進行試驗，應不漏液、冒煙、起火或爆炸。
6.抗加熱：電池模塊按規定進行試驗，爆炸電池沒有任何部分穿透網屏，沒有部分或全部電池突出網屏。
7.抗穿刺：磷酸鐵鋰電池組按規定進行試驗，應不起火、不爆炸。
磷酸鐵鋰電池的特性
高能量密度
其理論比容量為170mAh/g，產品實際比容量可超過140mAh/g(0.2C,25°C);
安全性
是目前最安全的鋰離子電池正極材料;不含任何對人體有害的重金屬元素;
壽命長
在100%DOD條件下，可以充放電2000次以上.
磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關，使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產生極大不良隱患。尤其在中國北方電動汽車上使用，在秋冬季磷酸鐵鋰電池無法正常供電或供電電源過低，需調節其工作環境溫度保持其性能。目前，國內解決磷酸鐵鋰電池恒溫工作環境需考慮空間限制問題，較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。
以上就是磷酸鐵鋰電池爆炸起火的原因及后果，希望可以幫到你!
