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電池影響安全的因素

作者: | 發(fā)布日期: 2012 年 07 月 27 日 0:00 | 分類: 行業(yè)知識

一、電池的品種。在各種動力電池中,鋰離子電池的比能量最高,化學(xué)副反應(yīng)放熱量大,最易造成電池內(nèi)氣壓升高,重則爆炸,輕則電解液洩漏而易燃燒。金屬氫化物/鎳電池和鉛酸電池的電解液分別是堿性和酸性的水溶液,洩漏時有腐蝕的危險,不過燃、爆性要低得多,但是也并非絕對不出問題。

二、電池的設(shè)計水準(zhǔn)。鋰離子電池正極材料如用磷酸亞鐵鋰,安全性要高于其他正極材料,但也會發(fā)生問題,近些年發(fā)生的事故大多數(shù)用的就是磷酸亞鐵鋰做正極的電池;負(fù)極用硬碳,安全性可優(yōu)于石墨類;電解液、隔膜的優(yōu)選均有可能提高電池的安全性。但是這些技術(shù)往往以犧牲電池的比能量和比功率為代價,應(yīng)該綜合考慮。今年4月山東淄博的鎳氫電池公共汽車發(fā)生大火,原因可能是企圖追求高功率而將負(fù)極的儲氫合金以過多的活性炭替代,造成正極活性物質(zhì)過量,導(dǎo)致電池中積累了氫氣。鉛酸電池在過度充電時也會發(fā)生水電解成氫氣和氧氣,這個問題已經(jīng)得到較好解決。

一、電池的品種。在各種動力電池中,鋰離子電池的比能量最高,化學(xué)副反應(yīng)放熱量大,最易造成電池內(nèi)氣壓升高,重則爆炸,輕則電解液洩漏而易燃燒。金屬氫化物/鎳電池和鉛酸電池的電解液分別是堿性和酸性的水溶液,洩漏時有腐蝕的危險,不過燃、爆性要低得多,但是也并非絕對不出問題。

二、電池的設(shè)計水準(zhǔn)。鋰離子電池正極材料如用磷酸亞鐵鋰,安全性要高于其他正極材料,但也會發(fā)生問題,近些年發(fā)生的事故大多數(shù)用的就是磷酸亞鐵鋰做正極的電池;負(fù)極用硬碳,安全性可優(yōu)于石墨類;電解液、隔膜的優(yōu)選均有可能提高電池的安全性。但是這些技術(shù)往往以犧牲電池的比能量和比功率為代價,應(yīng)該綜合考慮。今年4月山東淄博的鎳氫電池公共汽車發(fā)生大火,原因可能是企圖追求高功率而將負(fù)極的儲氫合金以過多的活性炭替代,造成正極活性物質(zhì)過量,導(dǎo)致電池中積累了氫氣。鉛酸電池在過度充電時也會發(fā)生水電解成氫氣和氧氣,這個問題已經(jīng)得到較好解決。

三、電池的品質(zhì)。有些廠家電池試制出來不經(jīng)長期充分考驗,連單體電池的故障率參數(shù)還無法統(tǒng)計就急于交付裝車演示,電池組的安全性從何談起?同樣以磷酸亞鐵鋰做正極的鋰離子電池,有些廠家生產(chǎn)的電池發(fā)生的事故多些,有的就少些,還有的根本沒有發(fā)生事故;同一個廠,改進(jìn)生產(chǎn)工藝、加強(qiáng)品質(zhì)管制后,電池發(fā)生事故的概率明顯下降。這些都充分說明提高生產(chǎn)品質(zhì)對改善安全性的重要作用。此外,電池單體的品質(zhì)還表現(xiàn)在壽命、容量、內(nèi)阻和自放電率的一致性,它們也與安全性密切相關(guān)。

四、電池的總?cè)萘俊k姵氐目側(cè)萘渴侵鸽姵氐膯误w數(shù)與每個單體容量的乘積。不言而喻,這是與事故概率成正比的基本因素。為了追求電動汽車的續(xù)駛里程和最高速度而過多裝載電池,不僅浪費(fèi)能量和材料,價升而市場小,充放電中的熱量更難散發(fā),而且增加了事故發(fā)生的概率。這是傳統(tǒng)汽車專家們“燃油車慣性思維”下,不顧當(dāng)前的電池水準(zhǔn)盲目追求高指標(biāo)而誤匯出的嚴(yán)重安全隱患。

五、使用時間的長短。也可用充放電次數(shù)或行駛里程來表達(dá)此因素。電池組持續(xù)使用后,各單體的容量下降和內(nèi)阻升高的程度不同,而且使用時間越長此等差別越大,發(fā)生問題的概率隨之上升。

六、安全措施的有效性。管理系統(tǒng)是保證電池組正常工作的有效部件,管理系統(tǒng)失靈可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。電池的泄壓機(jī)構(gòu)(安全閥等)可有效地防止電池爆炸,其可靠性越高,發(fā)生爆炸的概率越低。但是,從泄壓機(jī)構(gòu)泄出的電解液或氣體與空氣相遇后仍有燃燒的危險性,這可能就是軟包裝和塑膠殼電池不爆炸而會燃燒的原因。

七、使用的合理性。不按電池組的特性行事,后果嚴(yán)重。目前,電池組的使用存在快充電、充滿電、放完電、超負(fù)載等問題。過充和過放不僅會損傷電池的壽命,而且也增加發(fā)生事故的危險性。即使是按標(biāo)稱容量全充全放,也不應(yīng)受到鼓勵。超限的載重和速度均需用過大的電流,電池溫度將陡然上升,如過流保護(hù)機(jī)構(gòu)缺失或失靈,將可能觸發(fā)安全事故的發(fā)生。

八、其他因素。例如,電動汽車對各種意外因素(如對嚴(yán)重的撞擊、意外事故危害)的調(diào)控力和適應(yīng)性等等。

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