【導(dǎo)讀】鋰離子電池發(fā)生事故80%的原因是短路，短路后引起電池起火、爆炸事故頻現(xiàn)報(bào)端動(dòng)力鋰電池安全問題再次被推至輿論的風(fēng)口浪尖。短路之所以會(huì)引致更嚴(yán)重后果與“熱失控”現(xiàn)象有關(guān)。
電池材料的熱穩(wěn)定性一直是動(dòng)力鋰電池安全性的重要因素和負(fù)極材料相比正極材料能量密度和功率密度低其與電解液的熱反應(yīng)也被認(rèn)為是電池?zé)崾Э匕l(fā)展的主要誘因。因此尋找熱穩(wěn)定性較好的正極材料成為動(dòng)力鋰電池的關(guān)鍵。
從本質(zhì)上而言，“熱失控”是一個(gè)能量正反饋循環(huán)過程：升高的溫度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變熱，系統(tǒng)變熱升高溫度，這又反過來又讓系統(tǒng)變得更熱。熱失控是很常見的現(xiàn)象，從混凝土養(yǎng)護(hù)到恒星爆炸，都有可能會(huì)出現(xiàn)熱失控。
鋰離子電池出現(xiàn)熱失控的原因有如下幾種：
1、經(jīng)常過充。
2、未經(jīng)授權(quán)改裝外殼。
3、環(huán)境溫度超過60°C。
4、隔離鋰離子電池負(fù)極和正極的隔膜出現(xiàn)的撕裂會(huì)導(dǎo)致短路，而短路往往又會(huì)引起熱崩潰。
參與“熱失控”反應(yīng)的是鋰電池中的氧化鈷化學(xué)物。加熱這種化學(xué)物達(dá)到一定溫度，它就開始自發(fā)熱，然后發(fā)展成起火和爆炸。在某些情況下，這種有機(jī)電解液釋放壓力會(huì)導(dǎo)致電池破裂。如果暴露在高溫環(huán)境下，或者是遇到火花，它也有可能會(huì)燃燒。
熱失控發(fā)生的概率與鋰電池基數(shù)有關(guān)，中日韓三國鋰電池產(chǎn)量都是逐年增長的，特別是在應(yīng)用較廣的手機(jī)/筆記本電腦領(lǐng)域，電池事故發(fā)生好象更多一些。2006年到2011年間多家大型電子企業(yè)都發(fā)生過相關(guān)事件，自進(jìn)入2012年之后，小型電子產(chǎn)品中發(fā)生較少，但是在大型應(yīng)用，比如飛機(jī)上的事故卻常見報(bào)道，這說明了以下現(xiàn)象。
熱失控現(xiàn)象及其強(qiáng)度與鋰電池的大小、配置和電池單元的數(shù)量有關(guān)。小型鋰電池組只有幾個(gè)鋰電池單元，所以熱失控從有問題的電池單元傳播到其他單元的機(jī)會(huì)相對(duì)較低。而波音787巨大的電池組就是另外一回事了：它們裝在密封的金屬盒里，不能排放余熱，當(dāng)一個(gè)電池單元熱到足以點(diǎn)燃電解質(zhì)時(shí)，其余的電池單元就會(huì)迅速跟進(jìn)。
電池充電時(shí)，金屬鋰的表面沉積非常容易聚結(jié)成枝杈狀鋰枝晶，從而刺穿隔膜，造成正負(fù)極直接短路。而且，金屬鋰非常活潑，可直接和電解液反應(yīng)放熱，其熔點(diǎn)又很低，即使表面金屬鋰枝晶沒有刺穿隔膜，只要溫度稍高，金屬鋰就會(huì)溶解，從而引發(fā)短路。材料發(fā)生氧化還原熱反應(yīng)的溫度越高，表明其氧化能力越弱，正極材料的氧化能力越強(qiáng)，發(fā)生反應(yīng)就越劇烈，也越容易引發(fā)安全事故。
無論大小鋰電池組都需要定期保養(yǎng)以延長其壽命，所有的鋰離子電池組通常都應(yīng)該每36個(gè)月左右就更換一次。而且，每當(dāng)電量降到20％的時(shí)候，你就應(yīng)該對(duì)它進(jìn)行充電，過度放電會(huì)損壞鋰電池，從而增加“熱失控”及其他事故的可能性。
