另外一个角度看待磷酸铁锂锂电池安全性问题

waffle · 发表于 2020-6-1 15:13:54

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来源: EEWORLD

安全性问题是动力型锂离子电池在电动车辆中使用时最为关注的问题之一，其影响因素很多，包括正负极材料、隔膜、电解液以及电池设计与电源管理系统等一系列的问题。目前所做的锂离子电池安全性测试和评估都是抽样将成品电池在不同滥用状态下进行各种安全性试验，而磷酸铁锂材料以及磷酸铁锂电池的优异安全性能也是在这些条件下测试出的。而关系到锂离子电池安全性的更重要的一个因素是因为材料以及电池的内在原因而存在的短路的可能性以及短路的较高几率。而以金属锂为负极的锂二次电池就是因为存在在充放电过程中由于锂枝晶的产生会刺穿隔膜引起内部短路的安全问题而被放弃。

一般认为，锂离子电池在正常使用状态下是安全的，这从日本丰田公司利用业内认为安全性最差的镍系化合物作为正极材料也可以看出。尽管磷酸铁锂材料从热力学方面来说，其热稳定性和结构稳定型是目前所有正极材料中最高的，并且在实际安全性能测试中也被验证，但从材料以及电池内在发生短路的可能性和几率来看，它可能又是最不安全的。

首先，从材料的制备来说，磷酸铁锂的固相烧结反应是一个复杂的多相反应（尽管有一些合成技术宣称是液相合成工艺，但是最终都需要高温固相烧结这一过程），有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。为了保证磷酸铁锂中的铁元素是正二价，烧结反应必须在还原性气氛中进行，而较强的还原性气氛在将三价铁离子还原成正二价铁离子的过程中，存在将正二价铁离子进一步还原成微量单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质，这也是日本没有将磷酸铁锂应用于动力型锂离子电池中的主要原因之一。此外，固相反应一个显著的特点是反应的缓慢性和不彻底性，这使得在磷酸铁锂中存在微量Fe2O3的可能性，美国阿贡实验室将磷酸铁锂高温循环性差的缺陷归结为Fe2O3在充放电循环过程中的溶解以及单质铁在负极上的析出。此外，为了提高磷酸铁锂的性能，必须将其颗粒纳米化。而纳米材料的一个显著特点是结构稳定性和热稳定性较低，化学活性较高，这在某种程度上也增加了磷酸铁锂中铁溶解的几率，特别是在高温循环与储存条件下。而实验结果也表明，在负极上通过化学分析或者能谱分析，测试到铁元素的存在。

从磷酸铁锂电池制备的方面来说，由于磷酸铁锂纳米级颗粒较小，比表面积较高，并且由于采用碳包覆工艺，高比表面积的活性炭对空气中的水分等气体具有很强的吸附作用，造成电极加工性能不佳，粘结剂对其纳米颗粒的粘附力较差。无论在电池制备过程中还是在电池的充放电循环和储存时，纳米颗粒都容易从电极上脱离，造成电池的内部微短路。

据我们所知，磷酸铁锂电池无论在电池厂家的制造过程中还是在消费者使用过程中，短路率较高。电池厂家往往多从电池制备工艺入手去查找问题，而对由于磷酸铁锂材料内在的原因引起短路这一问题往往认识不到。美国A123的18650型磷酸铁锂电池几年前就在电动车上起火爆炸过，当时汽车在高速公路上行驶。后来的调查结果认为是接线的螺丝没有拧紧，导致过热引起电池起火爆炸。但我们认为由于电池内部短路引发起火爆炸的可能性更大。外部局部螺丝没有拧紧产生的热量会引发18650型锂电池这么严重的起火爆炸现象值得怀疑。

e-diy · 发表于 2020-6-9 14:59:27

技术宅小唐发表于 2020-6-9 13:34
洗，接着洗，密度大就能忽略易燃易爆炸？三元锂起火的速度让你还没解开安全带直接给你在座位上就火化了、 ...

1首先你说铁锂不会起火，我进行论述，（铁锂单体受穿刺短路重挤压变形都没有发生爆炸燃烧，这还不安全？事例证明，铁锂也会特定的条件下也会起火，不信你自己可以百度一下的交通事故，这个我还要说什么呢？是不是）2我没有鼓吹三元锂电和铁锂会一样会起会火两个性质是一样的。我承认三元锂电易起火，铁锂不易起火，而你到现在不认为铁锂不会起火，实例案例都发生铁锂起火事件，那是什么？那是实证，你还在说，铁锂不会起火，有意思吗？很明显你是一个不尊重实际的人和我进行认述3，我承认实验室的结果，但不能把实验室的结果替代实际生活应用的结果，4 总结，三元锂电易起火，铁锂不易起火。而不是你所说的不会起火，片面的看法。要学会理论联系实际，善于分析，这样你才会进步。而不是上来一句无脑抬杠，来提高自己，实际往往却是降低了你的高度。

技术宅小唐 · 发表于 2020-6-9 13:34:49

e-diy 发表于 2020-6-9 13:02
首先一些厂家把消费者带入误区，认为铁锂不会起火，而不是不易起火。来攻击三元锂电池易起火，来达到宣传 ...

洗，接着洗，密度大就能忽略易燃易爆炸？三元锂起火的速度让你还没解开安全带直接给你在座位上就火化了、
比亚迪穿刺单体，宁德穿刺电池包因为铁皮厚没穿到电芯所以安全？阿Q精神胜利法？
电芯单体都不安全，那么外面包一层铁皮的电池包就能安全了？脑子长哪了？

铁锂单体受穿刺短路重挤压变形都没有发生爆炸燃烧，这还不安全？怎么地你还要用火去点它，烧着了然后说铁锂不易起火不代表不起火？
还百度？看看三元锂什么样，你心里没点逼数？特斯拉一年都火化多少人了？

通篇看，只知道你一直鼓吹铁锂和三元一样都会起火，否定实验室结果，还张口就来，无脑抬杠，真是有意思

e-diy · 发表于 2020-6-9 13:02:23

技术宅小唐发表于 2020-6-9 12:00
来来来，你说说有什么锂电池是不会起火的？没有吧？非要抬杠一下？

首先一些厂家把消费者带入误区，认为铁锂不会起火，而不是不易起火。来攻击三元锂电池易起火，来达到宣传自己的目的，确实三元锂电池容易着火。但三元锂电池也有自己的优点，就是容量密度大，一次性好。铁锂刚好相反，一致性差，能量密度低，优点耐高温。当然我们这里主要讨论是新能源的这个电池包的问题，实验室单个电池测试和实际应用中的电池包所遇的环境是完全不一样的，所以我电池安全性应该是整个电池包的安全性而不是单个电池芯来考虑问题。当然随着以后的技术发展，会有更好的电池出现。

e-diy · 发表于 2020-6-9 12:28:36

zgj 发表于 2020-6-9 11:45
你这个是猜测啊，”我就不相信“能用来辩论吗？

猜测有也是经过事先分析的预判，做出一种某种结果。盲目的猜测往往大大偏离实际的结果。实践证明也证明我的猜测，铁锂已有起火的案例。

技术宅小唐 · 发表于 2020-6-9 12:00:50

e-diy 发表于 2020-6-9 11:14
谢谢你再次给我普及知识，我知道铁锂不易起火。（在你没有普及知识之前，我就知道），但你说铁锂不起火， ...

来来来，你说说有什么锂电池是不会起火的？没有吧？非要抬杠一下？

zgj · 发表于 2020-6-9 11:45:41

e-diy 发表于 2020-6-7 12:44
那是单节铁锂电池测试好不好？电池包是整组的，放热的温度可以叠加的。我就不相信铁锂在一定高温下，他就 ...

你这个是猜测啊，”我就不相信“能用来辩论吗？

e-diy · 发表于 2020-6-9 11:14:16

技术宅小唐发表于 2020-6-7 23:36
比亚迪铁锂穿刺看过吗？电池温升怎么样？假设单个电池温升20度，那么你是想表达240个电池时短路温升4800 ...

谢谢你再次给我普及知识，我知道铁锂不易起火。（在你没有普及知识之前，我就知道），但你说铁锂不起火，本身就是不科学，不易起火，不代表不起火。这个如同柴油车是一样道理。实验中的铁锂电池测试和实际应用电池包所处的环境完全不一样复杂多了。另外另外请百度一下铁锂起火案例。

技术宅小唐 · 发表于 2020-6-7 23:36:17

e-diy 发表于 2020-6-7 22:56
你这个是啥逻辑？实验室测试的是单个电池，实际上新能源运行的是整组电池包，多个电池如果短路，电池放热 ...

比亚迪铁锂穿刺看过吗？电池温升怎么样？假设单个电池温升20度，那么你是想表达240个电池时短路温升4800度？
但凡懂点锂电常识的，都不会说铁锂会起火、麻烦你先搞清楚磷酸铁锂的正负极材料特性在来杠、
顺便给你上一课：部分比亚迪磷酸铁锂电池被短路时，内部的NTC会熔断终止短路、
磷酸铁锂电池的正负极材料达到分解温度时会钝化，能理解钝化这两个字吗小朋友？
实际上根据比亚迪公布的磷酸铁锂电池遭受挤压穿刺极间短路和高温150度时，最多的情况是防爆阀开启，有气体和电解质流出，但是没有发生燃烧，或剧烈燃烧情况、
多看看市面，杠精，能理解，无脑杠，我也能理解
但是向您这样张口就来，还极其自负以自我为中心的杠精，我十分不理解