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从波音787起火到威马试装车自燃 构建锂电“护城河”有多难?

导读: 近日,威马汽车一辆经过多轮试验报废的早期试装车自燃,引发了业内人士的广泛关注,再次将锂离子电池的安全问题推向了舆论的风口浪尖。

近日,威马汽车一辆经过多轮试验报废的早期试装车自燃,引发了业内人士的广泛关注,再次将锂离子电池的安全问题推向了舆论的风口浪尖。

以下为部分网友热议:

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事实上,近些年来手机和笔记本电池燃烧爆炸早已不能吸引眼球,电动汽车爆燃和锂电工厂的大火才算是新闻。前有波音787“梦幻”客机锂电池起火,后有三星SDI天津工厂废旧电池起火,一波未平一波又起的锂电池安全事故不得不让锂电产业警惕。

而要解决锂电安全问题,首先要知道锂离子电池安全事故产生的原因。

锂离子动力电池的安全性主要取决于基本的电化学体系以及电极/电芯的结构、设计和生产工艺等内在因素,而电芯所采用的电化学体系则是决定电池安全性的最根本因素。

无法根治的锂电安全性隐患

锂电池在过充过放、快速充放电、短路、机械滥用条件和高温热冲击等情况下,容易触发电池内部的危险性副反应而产生热量,直接破坏负极和正极表面的钝化膜。当电芯温度上升到130℃以后,负极表面的SEI膜分解,导致高活性锂碳负极暴露于电解液中发生剧烈的氧化还原反应,产生的热量使电池进入高危状态。

当电池内部局部温度升高到200℃以上时,正极表面钝化膜分解正极发生析氧,并继续同电解液发生剧烈反应产生大量的热量并形成高内压。当电池温度达到240 ℃以上时,还伴随锂炭负极同粘结剂的剧烈放热反应。

由此可见,温度控制对锂电安全性具有重要意义。值得一提的是,在锂电池的热失控中,直接原因是负极表面SEI膜的破损从而导致高活性嵌锂负极与电解液的剧烈放热反应,正极材料的分解放热只是热失控反应其中的一个环节,因此所谓磷酸铁锂(LFP)因热稳定而更安全的说法是有失偏颇的,其安全性也只是相对而言。

值得一提的是,锂离子电池的安全性隐患是其电化学体系所决定的,即便再出色的电池管理系统(BMS)也无法从根本上解决锂离子动力电池的安全性问题。

尽管锂电安全隐患无法根治,但我们仍然可以通过诸如热控制技术(PTC 电极)、正负极表面陶瓷涂层、过充保护添加剂、电压敏感隔膜以及阻燃性电解液等等等技术的综合性应用来有效的改善锂电的安全性。

此外,电芯的失效只是整个电池系统安全隐患的一小部分。站在模组的角度,由于电芯结构、工作方式和环境等多方面的因素会使得电芯的安全隐患加倍的体现出来,因此动力系统的结构设计、控制系统、生产管控的严密性等等才是更加重要的部分。

这也是为什么市场上无法直接买到锂电池电芯的原因,电池芯生产商只会向经过授权的Pack公司销售自己的电芯,再由Pack公司将电芯与保护板封装成电池包出售给电器生产商而不是消费者。此外,电池包必须与专用的充电器搭配并严格按照规定的方法使用,其实研究一下众多的电动汽车充电自燃事故,不难发现,很大一部分自燃事件都是使用者没有严格按照充电要求进行操作。

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