实验表明,电池过充引发的枝晶生长刺破隔膜是引发电池内短路发生自燃的罪魁祸首之一。

电诱因(yin)(yin)主要由过(guo)充(chong)电、电池内(nei)短路及电池老化造成,这其(qi)中涉及电池制造工艺、BMS管理机(ji)制和日常(chang)用车充(chong)电习惯等因(yin)(yin)素(su),如果从用车角度出发大家常(chang)接触的场景就是低温充(chong)电和快充(chong)。

■过充导致负极析锂,内阻增大,温度加速上升

在(zai)电池(chi)管理(li)系(xi)统的(de)监(jian)控下,电池(chi)通常不会出现过(guo)充(chong)现象,不过(guo)万一(yi)系(xi)统失效发生大幅(fu)过(guo)充(chong)的(de)情况,电池(chi)就(jiu)危险了。

与此前我们(men)讲过(guo)的电(dian)池(chi)(chi)热失控过(guo)程(cheng)部分一样,过(guo)充将导(dao)致电(dian)池(chi)(chi)负极(ji)析锂,内阻增大,甚(shen)至在高电(dian)压下电(dian)解(jie)(jie)液发(fa)生分解(jie)(jie),电(dian)池(chi)(chi)开(kai)始破裂,直至发(fa)生热失控。

实验(yan)表明,电池过充(chong)引发的枝晶生(sheng)(sheng)长刺破隔膜是引发电池内短(duan)路(lu)发生(sheng)(sheng)自燃的罪魁祸首之一。

有组数据可以分享给(ji)大家:

当(dang)SOC过充到120%以上,电池负(fu)极析锂明显,内阻增(zeng)加。

当(dang)SOC过充(chong)到140%以上,电(dian)解(jie)(jie)液将(jiang)在高电(dian)压下分解(jie)(jie),加速温度(du)升高,电(dian)池开始(shi)膨(peng)胀。

当SOC过充到160%以上(shang),电池开始破裂最终导(dao)致热失控发(fa)生。

■"负极析锂"是啥意思?

动力电池(chi)在充电过程(cheng)中,锂(li)离(li)子会(hui)从(cong)正极脱嵌(qian)并嵌(qian)入负极中。但一些异常状况会(hui)造成(cheng)从(cong)正极脱嵌(qian)的锂(li)离(li)子无法(fa)嵌(qian)入负极,锂(li)离(li)子就只能析(xi)出(chu)在负极表(biao)面,从(cong)而形成(cheng)一层灰色(se)的物质,叫做析(xi)锂(li)。

而(er)负极(ji)析锂(li)正(zheng)是(shi)造成锂(li)离子电(dian)(dian)池(chi)安全的重要诱因,导(dao)(dao)致(zhi)负极(ji)析锂(li)的因素很多(duo),例如正(zheng)负极(ji)冗余(yu)度设(she)计不足,电(dian)(dian)池(chi)低(di)温充电(dian)(dian),充电(dian)(dian)电(dian)(dian)流(liu)过大(da)等因素都可能会(hui)导(dao)(dao)致(zhi)负极(ji)析锂(li),不当(dang)快(kuai)充是(shi)引起动力电(dian)(dian)池(chi)析锂(li)的主(zhu)要原因。

负(fu)(fu)极析锂不仅(jin)会(hui)(hui)导致锂离子电池(chi)可(ke)以利用(yong)的锂资源变少,还会(hui)(hui)在负(fu)(fu)极形成(cheng)锂枝晶(jing),锂枝晶(jing)随(sui)着锂离子电池(chi)的循环(huan)不断生长,最(zui)终会(hui)(hui)穿透隔膜,引起正(zheng)负(fu)(fu)极短路。

■锂枝晶长啥样?

锂枝(zhi)(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)的生长机理涉及(ji)电化(hua)学、晶(jing)(jing)体学、动力学、热力学等领域,十分复杂,因此至今也没(mei)有(you)一(yi)种普适性的枝(zhi)(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)生长理论。锂枝(zhi)(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)在不同的电池环境、不同的时刻(ke)所呈现的形貌(mao)有(you)所不同,常见的类型(xing)有(you)无分叉、团簇状及(ji)可见明(ming)显分叉结构,明(ming)显分叉结构也是最危险的枝(zhi)(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)结构。

■电池制造过程中的小问题也可能变成最后一根稻草

导(dao)致电池内短路主要(yao)有两方面原因(yin),制作(zuo)过程中的粗制滥造和不良(liang)用车习(xi)惯(guan)的日(ri)积(ji)月(yue)累(lei)。涉(she)及制造过程的问(wen)题主要(yao)有材料金属杂质、隔膜表面导(dao)电粉尘、极片毛刺、电解液分布不均等。

用车(che)(che)不良习惯主要包(bao)含低温充(chong)(chong)电、频繁过(guo)度使用快(kuai)充(chong)(chong)及高(gao)温等环(huan)境(jing)造成(cheng)的(de)隔膜疲(pi)劳损坏,这个刚(gang)才(cai)已经(jing)提到(dao)多次。相对来说,工艺(yi)及材(cai)料引起的(de)短路容易(yi)避免(mian),但用车(che)(che)过(guo)程中造成(cheng)的(de)短路和局(ju)部过(guo)充(chong)(chong)无法限制。

需要说明的是,现有针对电(dian)池(chi)热失控的检测和研究往往只针对新电(dian)池(chi),而对于(yu)电(dian)池(chi)使用(yong)后造(zao)成的老化方(fang)面(mian)的安全规律我(wo)们仍知之甚(shen)少,这就(jiu)为电(dian)池(chi)梯(ti)次(ci)利用(yong)带来了挑战。

■如何避免内短路呢?

对(dui)车企而(er)言,需要(yao)(yao)尽量选择电(dian)池材料、制(zhi)造环境过(guo)硬的生产商制(zhi)造的产品,此外在BMS电(dian)池管(guan)理系统层面(mian)做(zuo)好充(chong)电(dian)控制(zhi),防止析锂(li)导致(zhi)的锂(li)枝晶形成。对(dui)车主而(er)言,要(yao)(yao)养(yang)成良好的充(chong)电(dian)习惯,降(jiang)低(di)事故风险。

用车小贴士:

日常车辆(liang)充(chong)满(man)电后(hou)请及(ji)时拔下(xia)充(chong)电枪,避免低(di)温充(chong)电,并尽可(ke)能选择慢充(chong),养成(cheng)浅充(chong)浅放的(de)习惯。

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与电池网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性,本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。涉及资本市场或上市公司内容也不构成任何投资建议,投资者据此操作,风险自担!

凡本(ben)网(wang)注明(ming) “来源(yuan):XXX(非电池网(wang))”的(de)作品,凡属(shu)媒体采访本(ben)网(wang)或(huo)(huo)本(ben)网(wang)协调的(de)专(zhuan)家(jia)、企业家(jia)等资(zi)源(yuan)的(de)稿件,转载目(mu)的(de)在(zai)于传递行业更(geng)多的(de)信息或(huo)(huo)观(guan)点(dian),并不代表本(ben)网(wang)赞同(tong)其观(guan)点(dian)和对其真(zhen)实性(xing)负责。

如因作(zuo)品(pin)内容、版权和其它问题需要同本网(wang)联系的,请在一周内进(jin)行,以便我们及时处(chu)理、删(shan)除(chu)。电(dian)话(hua):400-6197-660-2 邮箱:119@sx-sailebao.com

电池网微信