发生事故的锂电池80%是由于短路引发,短路造成电池着火.爆炸事件频仍。电力锂电池生产安全问题再一次被推到舆论的风口浪尖。而短路引发更严重的后果的原因是“热失控”现象。
相比较而言,电池材料的热稳定性一直是动力锂电池生产企业安全的一个重要因素——与正极材料相比,能量密度和功率密度较低是电池热失控发展的主要诱因。所以,寻求热稳定性好的正极材料成为锂电池生产企业发展的关键。
实质上,“热失控”是一种能量正反馈循环过程:温度上升使系统变热,而系统升温则使温度上升,反过来使系统更热,从而使系统更热。热控是一个非常普遍的现象,从混凝土养护到恒星爆炸,都有可能发生热失控。
导致锂电池热失控的原因主要有:
1.频繁过充。
2.未经许可改装外壳。
3.环境温度超过60℃。
4.在锂电池正极和负极之间的隔膜之间发生断裂,从而造成短路,而短路又常常造成热崩溃。
在锂电池生产企业中,参与了“热失控”反应的氧化钴化合物。如果化学物质被加热到一定的温度,它就会自动发热,然后发生燃烧和爆炸。有些情况下,有机电解液会释放压力,造成电池的损坏。如暴露于高温环境,或遇火时,也有燃烧的可能性。
热失控发生的机率和锂电池厂家基数有关系,中日韩三国锂电池生产厂家的产量逐年增加,尤其是在应用较广的手机/笔记本电脑领域,电池的生产基数更大。2006-2011年许多大型电子企业均出现过相关事件,进入2012年后,小规模电子产品出现较少,但在大应用领域,如飞机上的事故则较为普遍,说明了以下现象。
热失控现象及其强度与锂电池厂家的规模.配置及单元数有关。小容量锂电池厂家仅有少数几个锂电池生产厂家,因此热失控从有问题的电池单元扩散到其它电池的可能性相对较小。与之不同的是,波音787巨大的电池组被装在密封的金属盒中,无法释放出余热。当一个单元加热到足够加热以产生电解质时,其余的部分将与之快速跟进。
电池组在充电过程中,金属锂的表面很容易聚集形成枝杈状锂枝晶,从而刺穿隔膜,造成正负极直接短路。此外,金属锂非常活泼,能与电解液直接反应,且熔点较低,即使表面的金属锂枝晶没有刺穿隔膜,只要温度稍微高一点,金属锂就会溶解,导致短路。物料发生氧化-还原反应的温度越高,说明材料氧化能力越弱,正极材料氧化能力越强,反应越激烈,越容易发生安全事故。
为了延长其使用寿命,不论大小锂电池厂家都需要定期保养,所有的锂电池组一般每36个月就要更换一次。并且,无论何时,无论何时,只要有20%的电量下降,过大的放电都会损害锂电池厂家,从而增加“热失控”等意外事件的可能性。