锂电池被广泛应用于电动汽车上,电动汽车电池起火事件也是屡见不鲜。那么有哪些因素会导致锂电池起火呢?以下5个作死科学实验带你一探究竟。
1异物穿刺
锂电池内部的正负极之间有一层隔膜,隔膜的主要作用是防止正负极接触,并且允许离子透过隔膜进行转移。异物穿刺一旦导致隔膜破损,如果异物是金属材料,就会直接导致正负电极通过金属异物短路;如果异物是非金属,穿刺过程中破坏了隔膜,导致正负极接触直接引起短路。
对于使用锂电池的电动汽车,行驶中如果被地面凸起的异物刺穿,会导致上面描述的情况发生,引起受损的锂电池内部发生短路发热,逐渐殃及到其它锂电池,最终导致整个电池包起火。
2外力冲击
外力冲击会导致锂电池内部结构损坏或外壳破损,严重情况下会导致锂电池的电极暴露在空气中,由于锂电池嵌锂负极具有强还原性,与金属态的锂性质接近,一旦接触空气就会发热冒烟,不及时得到控制就会起火。
对于电动汽车,外力冲击非常常见,例如电池包磕底、事故碰撞都会让锂电池受到冲击,一旦因外力冲击破坏锂电池内部结构,很容易导致电极短路或电极暴露,被破坏的电池发热燃烧并引燃其它电池,最终将火灾扩散到其他正常电池。
3内部短路
在锂电池的使用过程中,由于环境温度、电极特性等因素会产生“锂枝晶”,锂枝晶累积会破坏隔膜导致正负极短路,热量聚集引起锂电池自燃,除使用过程中生成锂枝晶导致内部短路外,隔膜出现瑕疵、集流体毛刺等也会破坏隔膜导致内部短路。
对于电动汽车,锂电池出现内部短路后会引起电动汽车自燃,目前市场上出现自燃的电动汽车,很大一部分是锂电池内部短路导致,这种情况一般毫无征兆,等到发现有自燃迹象时已经无法阻止事态恶化了。
4过充过放
锂电池过度充电会导致导致电解液发热并分解产生气体,气体在密封的电池内部形成压力,导致锂电池膨胀,膨胀过程如果隔膜破裂,正负极接触就会导致短路并起火。同样,外部大功率过放电也会导致电池内部发热并膨胀,出现和过充类似的破坏过程导致起火。
如果电动汽车出现故障后不能自动停止充电,就有可能导致过充的情况,亦或者电池包输出异常导致持续大电流放电(未超过保险丝熔断电流),热量会在锂电池内部积累并导致鼓包引起意外。
5内部进水
锂电池的负极嵌锂,锂是一种非常活泼的金属,遇水会发生剧烈的化学反应,将水分解为氢气并放出大量热量引起燃烧,锂电池内部进水后会导致灾难性的后果。
对于电动汽车,如果水进入电池包内部,由于电化学反应锂电池外壳被逐渐腐蚀,一旦外壳被腐蚀直至露出电极,电极遇水立即出现上述剧烈的化学反应,最终引燃整个电池包。
通过上面的5个小实验,我们知道了导致锂电池起火的原因,并且知道了锂电池火灾极难控制。因此,一旦在电动汽车使用中发现冒烟、起火等征兆后,务必第一时间逃生,不能因小失大!