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【聚焦】电动汽车的电池到底安全吗?

2017-05-11 00:15
Hsiao Chen
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“五一”期间,北京市朝阳区蟹岛度假村停车场发生电动客车连环起火事件,烧毁新能源汽车89辆,按照一辆电动客车上百万元价格估算此次火灾损失近亿元。虽然事后,交警称因柳絮堆积导致火灾,但人们对新能源汽车的电池安全依然存在深深的疑问。

近年来,在我国决心大力发展新能源汽车的背景下,尤其是2014年之后,在包括国家和地方两级高额“补贴”在内的强有力的系列政策的推动下,新能源汽车产业的发展势不可挡。而随着电动汽车的商业化应用数量增加,电动汽车用锂离子动力电池的自燃、起火爆炸事件时有发生,目前正是电动汽车行业发展的关键时机,任何一起电动汽车安全事故不仅仅对当事的制造企业造成重大影响,也是对整个行业的沉重打击。动力电池是电动汽车的核心零部件,电动汽车起火或爆炸,人们第一个想到的往往是电池的问题,那么现在电动汽车的电池到底安全吗?

电池机理分析钛酸锂材料安全性能更佳

从电池机理角度来分析,锂离子电池的起火爆炸是由于锂离子电池热失控而产生的,根源主要是电极和电解液间在合适的条件下产生的剧烈的化学放热反应。目前商业化应用于锂离子动力电池的正极材料有磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂和锰酸锂等;负极材料主要有石墨或及其复合材料和钛酸锂等;电解液主要由有机溶剂和锂盐组成,隔膜的主要成分是聚丙烯、聚乙烯或两者的复合材料。

对于正极材料来说,磷酸铁锂发生热分解所需的温度最高,其分解所放出的热量最少,是目前安全性最好的正极材料。负极材料中,石墨负极与电解液的反应的温度最低,最容易与电解液发生反应,放出的热量最高,而钛酸锂负极发生分解反应的温度不仅高于石墨与电解液的反应,而且放出的热量远低于石墨反应放出的热量,因此钛酸锂材料的安全性远高于石墨负极。

除此之外,动力电池在充放电循环中,电池组成物质会发生一些物理和化学的变化而导致电池性能的衰退,这些变化将会在一定程度上影响电池的安全性。事实上,在电池出产后的实际使用中,电池的起火等事故时有发生。现有的对于未经循环的新鲜电池的安全性研究成果并不能完全解释事故的发生机理。不同材料、不同容量、不同设计电池循环过程中的电化学或耐滥用行为或许有所差异。根据所用负极材料的不同,目前市场上常见的动力电池分为两大类,碳负极体系和钛酸锂负极体系电池。

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