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三元锂电池燃烧爆炸的原因分析

随着三元锂电池技术的不断发展,能量密度更高的三元材料逐渐替代了稳定性更好的磷酸铁锂材料。虽然三元材料为三元锂电池带来了更高的能量密度,但是其热稳定性的安全性能就变成了更大的挑战,主要是高镍材料在200℃度左右就开始发生分说明放O2,这也导致了锂电池鼓包,严重的甚至会热失控发展成燃烧爆炸的事故。

三元锂电池

研究表明热失控发展成燃烧爆炸主要是正极材料高温分解产生O2与电解液气化后产生的混合气体喷出,再加上负极与电解液反应产生的大量的烷烃类气体,气体混合后再高温下自燃。

实验中编辑采用了两种方式触发热失控,第一种是加热的方式,通过在电池下部增加一个热板,对满电态的电池进行加热,触发热失控。第二种方式是采用充放电设备对电池进行持续充电,通过过充的方式触发电池热失控。可以分为五个步骤:1.加热,电池鼓包;2.一端爆喷;3.另一段爆喷;4.安静燃烧;5. 结束。通过测试数据发现,当电池被加热到215.7 ℃时,电池开始出现明显的鼓胀和电解液爆喷现象,电池的一端出现喷火。大约7s后电池的另一端也开始出现喷火,同时电池四周也开始破裂,出现喷火,这一过程持续了19s,最高温度为720.1 ℃。随后电池进入到安静燃烧的过程,这一过程持续了28s。在整个加热的过程中电池的电压基本无变化,直到电池出现爆喷后,电池电压突然下降为0V,这表明无法通过检测电压异常的方式预警电池热失控而发生自燃爆炸事故。

尽管三元锂电池在使用中增加了许多种安全保护措施,但是还是规避不了会有偶然性发生手机自燃爆炸的原因。

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