研究报告
电池影响安全的因素
2012-07-27

一、电池的品种。在各种动力电池中,锂离子电池的比能量最高,化学副反应放热量大,最易造成电池内气压升高,重则爆炸,轻则电解液洩漏而易燃烧。金属氢化物/镍电池和铅酸电池的电解液分别是碱性和酸性的水溶液,洩漏时有腐蚀的危险,不过燃、爆性要低得多,但是也并非绝对不出问题。

二、电池的设计水准。锂离子电池正极材料如用磷酸亚铁锂,安全性要高于其他正极材料,但也会发生问题,近些年发生的事故大多数用的就是磷酸亚铁锂做正极的电池;负极用硬碳,安全性可优于石墨类;电解液、隔膜的优选均有可能提高电池的安全性。但是这些技术往往以牺牲电池的比能量和比功率为代价,应该综合考虑。今年4月山东淄博的镍氢电池公共汽车发生大火,原因可能是企图追求高功率而将负极的储氢合金以过多的活性炭替代,造成正极活性物质过量,导致电池中积累了氢气。铅酸电池在过度充电时也会发生水电解成氢气和氧气,这个问题已经得到较好解决。

一、电池的品种。在各种动力电池中,锂离子电池的比能量最高,化学副反应放热量大,最易造成电池内气压升高,重则爆炸,轻则电解液洩漏而易燃烧。金属氢化物/镍电池和铅酸电池的电解液分别是碱性和酸性的水溶液,洩漏时有腐蚀的危险,不过燃、爆性要低得多,但是也并非绝对不出问题。

二、电池的设计水准。锂离子电池正极材料如用磷酸亚铁锂,安全性要高于其他正极材料,但也会发生问题,近些年发生的事故大多数用的就是磷酸亚铁锂做正极的电池;负极用硬碳,安全性可优于石墨类;电解液、隔膜的优选均有可能提高电池的安全性。但是这些技术往往以牺牲电池的比能量和比功率为代价,应该综合考虑。今年4月山东淄博的镍氢电池公共汽车发生大火,原因可能是企图追求高功率而将负极的储氢合金以过多的活性炭替代,造成正极活性物质过量,导致电池中积累了氢气。铅酸电池在过度充电时也会发生水电解成氢气和氧气,这个问题已经得到较好解决。

三、电池的品质。有些厂家电池试制出来不经长期充分考验,连单体电池的故障率参数还无法统计就急于交付装车演示,电池组的安全性从何谈起?同样以磷酸亚铁锂做正极的锂离子电池,有些厂家生产的电池发生的事故多些,有的就少些,还有的根本没有发生事故;同一个厂,改进生产工艺、加强品质管制后,电池发生事故的概率明显下降。这些都充分说明提高生产品质对改善安全性的重要作用。此外,电池单体的品质还表现在寿命、容量、内阻和自放电率的一致性,它们也与安全性密切相关。

四、电池的总容量。电池的总容量是指电池的单体数与每个单体容量的乘积。不言而喻,这是与事故概率成正比的基本因素。为了追求电动汽车的续驶里程和最高速度而过多装载电池,不仅浪费能量和材料,价升而市场小,充放电中的热量更难散发,而且增加了事故发生的概率。这是传统汽车专家们“燃油车惯性思维”下,不顾当前的电池水准盲目追求高指标而误汇出的严重安全隐患。

五、使用时间的长短。也可用充放电次数或行驶里程来表达此因素。电池组持续使用后,各单体的容量下降和内阻升高的程度不同,而且使用时间越长此等差别越大,发生问题的概率随之上升。

六、安全措施的有效性。管理系统是保证电池组正常工作的有效部件,管理系统失灵可能产生严重后果。电池的泄压机构(安全阀等)可有效地防止电池爆炸,其可靠性越高,发生爆炸的概率越低。但是,从泄压机构泄出的电解液或气体与空气相遇后仍有燃烧的危险性,这可能就是软包装和塑胶壳电池不爆炸而会燃烧的原因。

七、使用的合理性。不按电池组的特性行事,后果严重。目前,电池组的使用存在快充电、充满电、放完电、超负载等问题。过充和过放不仅会损伤电池的寿命,而且也增加发生事故的危险性。即使是按标称容量全充全放,也不应受到鼓励。超限的载重和速度均需用过大的电流,电池温度将陡然上升,如过流保护机构缺失或失灵,将可能触发安全事故的发生。

八、其他因素。例如,电动汽车对各种意外因素(如对严重的撞击、意外事故危害)的调控力和适应性等等。

 
标签:锂离子电池
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