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梳理分析接连发生的电动汽车起火事件,大部分原因都指向了电池,而对于电池热失控的原因进行追溯,则包括过热、过充、内短路、碰撞等关键因素,涉及到电芯级规格选型、材料控制、生产制造品质控制、模组及pack级的安全防护、使用环节操作等多个层面的原因。

对于电池企业而言,要保障电池安全,首先应该关注的是防范因内短路触发热失控,这其中,最为关键的是要从材料、工艺、制造环节来规避因为电池制造杂质、金属颗粒、充放电膨胀的收缩、析锂等造成的电芯内短路。
而作为电池制造的第一个环节,正极材料的选择最为关键。

“核心材料的选择对于最终的电芯产品安全会直接产生影响。”刘桥向高工锂电介绍,电芯的安全很大程度上取决于核心材料,尤其是对于高镍三元体系而言,正极材料的金属异物含量、残余锂以及PH值,会对电芯的安全性能影响非常大。尤其是风头正劲的软包电池,高镍化应用除了生产环境湿度控制(Rh小于10%)外,对材料的残留锂/PH值/金属异物控制要求会更高。
首先,正极材料的金属异物含量越高,电芯自燃安全性风险就越高。但事实是,国内很多正极材料及电芯厂家并没有形成一种标准化的流程和方法来监测金属异物,很难对材料中金属异物含量进行真实性地评价。

据了解,正极材料中的金属异物一般分为磁性金属粉、非磁性金属粉、弱磁性金属粉三类。
其中,磁性粉(Fe)是引起电芯自燃的主要原因之一。国内的材料厂主要是通过除铁器去除Fe杂质,但实际上仅采用除铁器的方法控制材料中残余Fe的含量是不够的,像含氧化铁弱磁性粉就很难管控好。
另外,Cu、Zn等非磁性金属粉也是引起电芯自燃的重要原因。而非磁性金属粉混入正极材料中,材料厂和电芯厂是无法检测出的,且Cu、Zn等非磁性金属粉在电芯使用循环过程中一定会产生枝晶。由于枝晶逐步生长刺穿隔膜从而导致正负极短路,电芯内部急剧发热从而导致发生燃烧起火。
同时,弱磁性金属粉也是引起电芯自燃的主要原因之一。在正极材料当中,国内的材料厂家能截留住的并不多,譬如含铁弱磁性金属粉的含量是很难检测出。
除了金属异物,正极材料的残余锂也是引起电芯安全热失控不可忽视的因素。正极材料的残余锂在偏高的情况下,会造成电池厂在匀浆的过程中出现果冻状等不利因素而影响料浆涂布,且残余锂在电芯的循环使用过程中,会增加副反应发生的程度。
同时,正极材料中的碳酸根离子含量在偏高的情况下,对电芯的高温储存、高温循环方面有不利影响。碳酸根离子在电池高温循环过程中,部分会分解产生二氧化碳气体,从而造成电池内压增大甚至发生气胀乃至爆炸。
对比国内外企业对于上述几个环节控制的关键指标来看,GGII的结论是:国内主流企业都还面临不小的问题,与日韩企业还存在明显的差距。
电动车电池频繁爆炸,这个在网络上多次报道了,还是电池的稳定性不行,因为在多次充电后,电池表面就急不稳定,从而造成爆炸。这个还是要从材料学方面研究才行,就像灯泡一开始发明时也很不稳定的,直至后来用钨丝代替后才解决了该问题;现在电动车的电瓶也是如此,相信在不就的将来会找到稳定的替代材料的。
实际上现在已经解决了,电动车只有当电瓶正在充电时会发生爆炸。为了保证不发生意外建议:
1、充完电断开电瓶线夹的方法是先关闭充电器电源后再断开接线夹。充电时是先夹上接线夹后打开充电器开关。
2、另外瞬间放电也能造成电瓶爆炸。经常检查电瓶车避免造成短路。
3、充电过程中在电瓶中产生的氢和氧没有及时排出也能造成电瓶爆炸。注意检查防止充电机充电保护装置失效导致充电过度.排气孔堵塞电介液膨胀。
4、购买新出的非酸碱电车电动车。
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