锂离子电池热失控的机制
EV技研
公众号EV技研作者1900 2019-7-26原创 电动汽车
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有多大的能量?

虽说危险,我们也要知道到底有多危险。如果亲身经历过这样的危险情况,就会有切身体会。但是,一定不能以身犯险。虽然不是十分严谨,但我们就锂离子电池与美军目前使用的M26 手榴弹(图1)进行了能量对比。

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图1

电池所具有的能量,不仅仅是电能

M26 手榴弹(150g TNT) 的能量为206W·h。18650 型3A·h 锂离子电池的能量为12W·h,17 个这样的锂电池(图2)的能量相当于1 个M26 手榴弹。这是在没有起火的情况下进行的比较。也就是说,这里所说的电池的能量,是电池储存的电能。一旦起火,

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图2

电解液中的有机溶剂发生燃烧,锂离子电池的能量会变大好几倍,这是十分可怕的事情。锂离子电池是我们日常生活中和平利用的电池。但是,在这里笔者还是想提醒大家:在高能设备上,要有安全使用电池的意识,这非常重要。

温度上升与热失控——高于60℃时需要注意

锂离子电池是人类历史上的理想蓄电设备,笔者希望实际使用锂离子电池时有杜绝事故的方法。图3总结了锂离子电池随温度上升的危险性变化。

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图3


(1)0 ~ 45℃

通常的使用温度为0 ~ 45℃,在这个范围内没什么问题。

(2)60 ~ 100℃

60℃时,保存劣化、周期劣化加速。暂时性存放是可以的,长时间存放则会导致电池寿命急剧减少。另外,电解液的分解导致电池膨胀的危险性增大。

(3)100 ~ 120℃

温度进一步上升至100℃时,负极产生CO2 气体,排气阀动作或液体泄漏的危险性增大。

(4)120 ~ 150℃

在120℃左右,电池隔膜溶解,自动关断效果会暂时抑制温度继续上升。

(5)150 ~ 180℃

由于某种原因,受热超过散热时,温度又会上升。到达150℃左右时,电池隔膜的自动关断效果开始减弱,受热剧增。

(6)180℃以上

在180℃左右,正极分解,产生氧气。此后,若受热剧增,则会进入热失控状态(起火、爆炸等)。

 可怕的是局部高温

尤其可怕的是,电流集中在局部,温度迅速上升。例如,向锂离子电池的电芯中插入一颗钉子。在钉子还没有完全贯通电芯的状态下,电池中发生反应的部分会向已经贯通的部分注入大电流,导致电池局部高温。

 组合电池的可怕之处

更可怕的是组合电池。其中某个电芯的内部发生短路时,必会承受从其他电芯流入的大电流。即使该电芯起火不引发问题,也会导致相邻电芯受热,燃烧扩散,这就成了大问题。


1

END

1


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来自:交通运输 / 电动汽车
dracula1429
2年4个月前
1楼

这种拿电池能量和炸药能量相比较的计算方式是错误的,二者释放能量的速率不在一个数量级上,做功方式、产生的破坏性也不同。举个极端的例子:我屁股底下的这个木板凳储能100000kJ,有22kg的TNT当量,这显然是可笑的说法。

除了电池和充电宝,媒体还会将煤气罐、打火机、可燃物储罐等引起物理爆炸或者燃烧折算成TNT当量,吸引了眼球却传播了恐慌。

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