鋰離子電池以碳素材料為負極,以含鋰的化合物為正極(根據(jù)正極化合物不同,常見的鋰離子電池有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰等)。中間有一層膈膜,避免正負極短路。在充放電過程中,Li+在正負極間往返:充電時,鋰離子從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極;放電時則相反。在鋰離子的嵌入與脫嵌過程中,同時伴隨著等當量的電子的嵌入和脫嵌,也就產(chǎn)生了電流。
電動車鋰電池為什么會爆炸?
了解了鋰電池的工作原理,也就能知道鋰離子電池會爆炸的原因了,主要分為以下兩點。
1、過充導致放出的鋰過多,負極部位容量不足,充電時產(chǎn)生的鋰就無法插入負極石墨的間層結(jié)構(gòu)中,會在負極表面形成金屬鋰。時間一久,這些鋰原子會由負極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會穿過膈膜紙,使正負極短路。有時在短路發(fā)生前電池就先爆炸,這是因為在過充過程,電解液等材料會裂解產(chǎn)生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂,讓氧氣進去與堆積在負極表面的鋰原子反應,進而爆炸。
2、充放電時,電流的限制也很有必要。電流過大時,鋰離子來不及進入間層結(jié)構(gòu)中,也會匯集在負極材料表面。這些鋰離子獲得電子后,會在材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶,這與過充一樣,會造成危險性。
因此,一般在鋰電池組內(nèi),除了鋰電池芯外,都會有一片保護板,也就是我們常說的BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM),中文名字叫電池管理系統(tǒng)。它能夠監(jiān)測鋰電池的電壓、電流和溫度等信息,并根據(jù)鋰電池的狀態(tài),在需要的時候進行干預。
不論是電動汽車還是電動自行車,鋰電池事故已不再是新鮮事。在老國標時代,電動車行業(yè)已經(jīng)有少量的鋰電池應用,就已經(jīng)發(fā)生了不少安全事故,其主要原因是鋰電芯不穩(wěn)定,PACK工藝不成熟,還有對鋰電池知識匱乏導致的不良使用習慣等。隨著新國標時代鋰電池的用量激增,如果不采取一些措施,其事故概率可想而知。