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三元锂电池是怎么起火的啊?
起火爆炸的基本上都是三元锂电池。
锂电池有很多优异的性能,体积小、重量轻、比能量高,近年来很受欢迎,所以用的很广,但是由于容易膨胀、发热、着火,也没少发生事故,正是由于有很多优点,用量广,才没少发生事故。
三元锂电池的特点:
采用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极材料的锂二次电池。它充分综合了钴酸锂良好的循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性及低成本等特点,利用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物。
三元锂电池自燃原因是什么
【太平洋汽车网】锂离子电池起火原因,可以划分成两个大部分,自身原因和外部原因。自身原因重要是指自身材料、结构热稳定性的好坏,对火灾发生与否的影响;外部原因,指各种滥用手段,引发的锂离子电池火灾。
在动力锂电池普及应用的初期,由于对电池性能认识不足,自身设计相关经验的缺乏以及使用者对系统的不熟悉,出现过一些事故。加之电动汽车这种新兴势力时时刻刻活在观察者眼光下的处境,使得锂离子电池火灾影响尤为广泛。
1.1自身原因锂离子电池由正极材料,负极材料和电解液组成,这几部分的热稳定性,直接影响着电芯发生热失控的可能性。
负极材料的热稳定性的影响因素目前应用的负极材料,绝大部分是碳材料。在高温条件下,石墨容易与电解液发生反应,尤其电池荷电量高的状态,LiC6更是能够提升反应的激烈性。
有研究发现,负极开始反应放热的温度起点,与碳材料的颗粒度有关,颗粒越大,其开始反应的温度就越高,也就越安全。同时,不同结构的碳材料参与电解液的反应,其放热量并不相同,石墨就比无定型碳(重要指软碳和硬碳)放热量大。
正极材料热稳定性的影响因素当前应用广泛的锂离子电池正极材料,都是锂的化合物。磷酸铁锂,锰酸锂和三元锂,假如泛泛的说,三者的安全性是从高到低排列的。而有人专门对正极材料在这些电池安全性中的影响做了研究。
研究认为,锂的化合物分子式中,锂的含量越高,其热稳定性就越差,开始与电解液反应的温度就越低。有个定量的比较,分子式中各个原子的比例系数,当锂的系数是0.25时,其反应温度为230°C;假如这个数值变成1,其起始反应温度就变成了170°C。此外,假如正极材料中含有除了锂以外的其他金属元素,则含锰元素的正极材料比含镍元素的正极材料热稳定性好。
电解液热稳定性影响因素电解液可以说是热稳定性问题的核心,它的稳定性直接影响整个体系的稳定性。有人针对电解液的热稳定性做了一些列研究,结果表明:电解液中的碳酸二甲酯含量越高,其热稳定性越差,越容易与正负极材料发生反应;电解液与越多类型材料相容性差,也就是在较低的温度下可以与多种不同的盐类发生反应,说明它越活泼,其热稳定性就越差。
老化带来的热失控老化是一个综合的过程,负极SEI膜结构老化,出现破损,引发自生热过程;负极锂枝晶堆积,造成内短路或者遇到高温环境与电解液激烈反应。老化带来的内阻上升,使得热积累出现的概率上升。总的来说,老化与热失控风险存在正相关性。
1.2各种滥用下的热失控因素锂离子电池的滥用,一般指由于意外事故或者管理系统故障造成对电池不恰当的使用。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
惠州亿纬锂能股份有限公司的爆炸事件
2012年6月16日上午9时许,惠州亿纬锂能股份有限公司位于仲恺惠环的工厂老化房发生爆炸,明火高达3楼,持续约1分钟,浓烟持续约1个半小时。该公司董事长秘书李芬称,起因是一电池爆炸引发连环爆炸,未造成人员伤亡。该厂1500余名员工被紧急疏散。 惠环街道西坑村日光村民小组,惠州亿纬锂能公司(上市公司)在此的工厂主要生产一次性电池。“就像地震一样”,附近开大排档的老板回忆,上午9时许,对面的亿纬锂能F1厂房传来爆炸声,一些塑料颗粒飞溅到档口。20岁的小王上早班,工作到8时50分许,有领导跑进车间说赶紧疏散,“老化房冒烟,可能爆炸”。众人从车间奔跑至大门口,身后百余米外传来一声巨响。
西坑村综合市场离工厂约2公里,爆炸后日光村民小组上方冒出大量浓烟,持续约1个半小时。浓烟很呛鼻,发生爆炸后,明火持续了1分多钟。 事发后,约2000余员工、村民逃离现场,紧急避险,或跑到附近山上,或奔到相邻村庄。16日上午10时30分许,离工厂约800米处的一村小组,工厂员工聚集在路边观望。多名员工说,爆炸产生刺鼻浓烟,他们担心吸入有害气体。但并无员工戴有口罩。
上午10时40分许,现场有多支消防车水枪对准3层厂房进行冲水降温。3层厂房墙体多被烧黑,地面满是长约4cm的锂电池外壳。记者从消防支队获悉,过火面积约2000平方米。仲恺高新区下午4时通报称,当天上午约9时10分,惠州亿纬锂能股份有限公司锂亚电池车间一实验室在进行“老化”试验工序时,电池倾倒,意外起火。火情于上午约10时30分完全扑灭,未造成人员伤亡。 据负责人介绍,一电池爆炸引发连环爆炸,未造成人员伤亡,该厂1500余员工被紧急疏散。公司方面承认,公司老化车间存放电池较多,未保持足够安全间距。有员工称,前年另一老化房也发生过爆炸。当日下午2时56分,该公司官方微博称,着火原因是锂亚电池在进行老化试验工序时倾倒,导致部分电池短路起火。
该公司一高管回应,实验过程中有电池爆炸很正常,但爆炸时引起其他电池爆炸,这确实是事故。高管表示,锂电池并无易挥发化学物质,浓烟来自车间里的塑胶筐,应该对周围环境不会造成太大影响。具体损失正在评估。
为何在纯电动客车(船)上,看不见三元锂电池?
前段时间,比亚迪与宁德时代就“磷酸铁锂电池和三元锂电池”谁更安全问题展开了一场博(si)弈(bi),比亚迪磷酸铁锂刀片电池顺利完成针刺实验,作为对比的三元锂电池则起火翻车,随后宁德时代回应表示针刺实验并不代表电池安全,三元锂电池包的保护设计也不可忽视。
双方观点各有各的道理,最终谁对谁错也难以下结论,不过最近一品君观察发现,在纯电动公交客车、纯电动客船、飞机这些安全标准较高的交通工具上,三元锂电池都非常不受待见。
安全标准越高“锂”越少
2013年5月8日,4台纯电动客车在朝阳准备发车前往锦州世博园,据悉这是世界上首条纯电动客车高速长途运营线,车辆搭载650V/480AH电容型锂离子电池组。
不久后的2016年,工信部装备工业司司长张相木在2016中国电动汽车百人会论坛上表示,暂停三元锂电池客车列入《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,理由是三元锂电池用于客车的安全性开发和验证还不够,在对三元锂电池客车等车型风险评估完成前,暂停三元锂电池客车列入《新能源汽车推广应用推荐车型目录》。
一品君采访了解到还有一种说法是,由于当时客车是新能源汽车市场的主力,国内电池商大部分是磷酸铁锂电池,而三星、LG等韩国电池厂则大量采用三元锂电池,为保护国内电池行业的发展,用政策将三元锂电池挡在门外。
没想到这“暂停键”一按就是4年多。而且四年后,国内以三元锂电池为主打的宁德时代也已崛起,但在最新一批的2019年第3批新能源汽车推荐目录中,入选的73款纯电动客车,其中70款搭载磷酸铁锂电池,2款搭载锰酸锂电池,1款搭载燃料电池,没有一款搭载三元锂电池。
前段时间,国内首艘大型纯电动商旅客船“君旅号”启航,可搭乘300名游客,搭亿纬锂能配套的磷酸铁锂电池组,载重达25吨、电池总容量为2.28MWh,相当于50台电动汽车的电池容量。
虽说目前还没有纯电动客机投入国内航空公司运营,但此前波音787梦幻客机就发生过起火冒烟事故,事故原因就在机舱内的8节锂电池上。不可否认,飞机是目前安全等级最高的民用交通工具,而在飞机上搭载8节锂电池都会有起火隐患,这也就很好理解为何在新能源客车和客船上,不采用三元锂电池了。
三元锂电池起火占比高
据2019年8月19日新能源汽车国家大数据联盟发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,自2019年5月起,3个月内新能源汽车国家监管平台共发现79起安全事故,涉及车辆96辆。
在上述79起安全事故中,65%的事故车辆为乘用车、28%的事故车辆为专用车、7%的事故车辆为客车。其中86%的事故车辆使用三元锂离子电池、7%的事故车辆使用磷酸铁锂电池、7%的事故车辆电池类型不确定。
不可否认三元锂电池的能量密度更高,重量更轻,但从这些事故数据统计来看,相比磷酸铁锂电池,稳定性还有提升的空间。而在新能源乘用车市场,高续航里程不仅可以解决用户的里程焦虑症,同时也能够获得高额补贴,在这样的环境驱动下,三元锂电池被广泛使用,各家车企参差不齐的质量管理标准,也导致三元锂电池起火频发。
虽说目前丰田、日产在电池技术领域,有过电池重大事故为0的成就,但并不代表它们是绝对安全的,清华大学汽车工程开发研究院常务副院长宋健表示:“当下国内汽车市场的新能源汽车,在设计上都有起火的漏洞,没起火只是没遇到极端情况。当然也不排除今后这些漏洞会被修补”
何时“上车”仍未知
随着电池技术的进步,车企在电池安全领域的经验也越来越丰富,与此同时国家也在制定相关政策,保障新能源汽车产品质量,促进新能源汽车市场健康发展,2020年5月12日,工业和信息化部组织制定的GB 18384-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020《电动客车安全要求》和GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准,由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布,将于2021年1月1日起开始实施。
未来在国家和企业的共同努力下,三元锂电池的安全问题能否被攻克?清华大学教授、清华大学汽车研究所所长陈全世表示:“运用到新能源客车上的三元锂电池,必须成功挑战70s火烧实验,而现在的三元锂电池大多数做不到。”
这难免让人产生一种认知,客车载人多,安全系数要求高,必须要求用磷酸铁锂电池;家用车载人少,可以适当放低对安全的要求。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
三元锂电池燃烧的原因是什么
【太平洋汽车网】一是碰撞引起的燃烧,二是电池散热不够引起燃烧,三是电控系统出现问题,四是系统短路引起燃烧,导致在充电过程中的燃烧。
此话一出,引起了业内的广泛讨论:新能源汽车频发起火事故,三元锂电池到底是不是罪魁祸首?
2018上半年数十起事故,安全隐患刻不容缓据不完全统计,上半年电动汽车的起火事故多则数十起。仅在深圳市,就发生8起搭载三元锂电池的电动物流车自燃事故。其中,4辆是在充电过程中发生自燃;3辆是在行驶过程中发生自燃;1辆是停车状态中发生自燃。还有最近的威马研究院内自燃,力帆650EV(参数|图片)路边着火,还有之前的北汽自燃,随便数数,两只手都数完了。
不仅国内新能源汽车频发起火事故,国外特斯拉也未能幸免,今年五月份,仅在一周之内,特斯拉电动汽车就发生两起起火事故。
据了解,引起电动汽车自燃的原因主要有以下几种:
一是碰撞引起的燃烧,
二是电池散热不够引起燃烧,
三是电控系统出现问题,
四是系统短路引起燃烧,导致在充电过程中的燃烧。无论是哪种原因导致的自燃,都对电动汽车的安全性造成了严重威胁。
杨裕生也指出,对电动汽车来说,不论是商用车还是乘用车,都事关人命,必须把安全性放在第一位,其他问题为之让路。
三元锂电池不背锅,系统设计才是罪魁祸首国内电动汽车事故频发的现象,折射出整车厂与电池厂对产品的质量和安全的重视程度还远远不够,行业仍处于野蛮增长的状态。
此前,某业内人士发文称对三辆发生自燃的新能源汽车做了拆解,分析发现电动汽车自燃频发是涉事动力电池企业和电动车企不重视安全,为了降低成本,对电芯品控不严、BMS设计要求太低、没有对动力电池包足够的安全设计保护等。
某整车厂电池工程师杨悦对电动君表示,电动汽车起火应该分情况讨论,如果是自然状态下起火,应该是电池本身或者整个系统的问题,在强烈撞击下燃油车也有爆炸的可能性。而业内确实存在在整车厂降成本,电池厂商为保持利润,进行偷工减料,在没有充分验证情况下就批量供货的情况。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)