随着电动汽车行业的快速发展,锂离子电池因其能量密度大、电压平台高、输出功率大、电化学稳定、低温性能好、自由排放、低自放电和低记忆效应等优点而被广泛应用。然而,更高的能量密度和更快的充电速度也带来了新的挑战—电池安全问题;新能源汽车安全事故频繁出现,电动汽车的起火案例情况更加复杂,其安全性也成为行业的重点研究课题。
1、锂离子电池结构及原理:新能源汽车防火安全的核心是电池安全,常见的锂离子电池有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元锂(三元镍钴锰)电池等类型,目前,主流的锂离子电池封装形式有圆柱、方形和软包三种。
锂离子电池封装形式 1)锂离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜等组成,是一种可充电电池,与其他可充电电池相比,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、轻质化和环保等优点。 2)锂离子电池主要依靠锂离子在正、负极之间反复迁移,实现化学能与电能相互转化,其氧化剂和还原剂放在一个空间范围内,以锂离子电池为储能部件的新能源汽车之所以在化学体系上就存在一定风险。
锂离子电池结构 2、锂离子电池热失控分析 1)根据2019年、2020年及2023年新能源车火灾数据统计可知,锂离子电池(三元锂电池及磷酸铁锂电池)是导致新能源汽车起火的主要原因,且电动汽车在夏天的起火案例明显多于其他季节。 2)车载环境下多因素的动态相互作用使锂离子电池存在的安全隐患更具复杂性,开展车用锂离子电池多工况多滥用条件下的热失控实验研究,对深入其热特性规律并改善其应用安全性具有重要意义。
新能源汽车火灾原因统计分析 3)导致锂离子电池热失控的根本原因是电池内部一系列复杂且相互关联的“链式副反应”,最具代表性的链式反应过程包括:外部机械、电、热滥用→内部产热→SEI膜分解→负极与电解液反应、产气→隔膜熔化→内部短路→安全阀开启→正极与电解液反应、产气→电解液分解、产气→电解液、气体燃烧→起火爆炸。
锂离子电池热失控反应 4)机械滥用、电滥用及热滥用等条件会引发锂离子电池一系列的放热反应,并导致锂离子电池内部温度升高,高温又会反过来加速锂离子电池热失控。
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