简述磷酸铁锂离子电池的安全性

2020-11-17      3843 次浏览

磷酸铁锂材料化学性质非常稳定,尤其高温稳定性非常好,即使在很高的温度下也不能分解放出氧,因此磷酸铁锂离子电池的安全性能非常好,不容易发生燃烧爆炸等危险.再配以合理的结构设计,其安全性进一步得到了提高,因此电池在撞击、针刺、短路等情况下均不发生燃烧和爆炸.图4为20Ah的磷酸铁锂离子电池充满电后,以直径8mm的钢钉迅速刺穿电池,同时记录电池的电压和温度变化。


在钢钉刺穿的初期,由于内部短路,造成电池电压迅速下降,并由一定量的热量放出,电池的温度有所上升.但是由于被刺穿后电池内部真空度显著下降,造成短路接触部分变形,出现接触不良,此时便没有再多热量放出,因此电压趋于稳定,电池的温度只有稍微上升。


重量能量密度是电池性能的一个重要指标.图5为20Ah的磷酸铁锂离子电池充满电后以0.3c倍率放电到2.0V,将放电曲线进行积分可以得到电池放出的能量.经过积分计算后,20Ah的磷酸铁锂离子电池放出了70.7Wh的能量,而电池的重量为580g,因此可以计算出磷酸铁锂离子电池的重量能量密度为121.90Wh/kg。


由于电动汽车在使用中存在较大的地域差异,因此在北方冬季存在气温较低的天气状况,而较低的温度必然对电池的性能出现一定的影响.因此,为了了解磷酸铁锂离子电池的低温放电性能,测试中将20Ah的磷酸铁锂动力锂电池分别在-20℃,-10℃,0℃,25℃及55℃下存放20h,然后在此低温环境中以0.3c倍率放电(以常温0-3c放电容量为100%),结果见图6。


可以看出磁酸铁锂离子电池在一20℃下只能放出常温下约55%容量,因此有可能在使用中对电动汽车出现不利的影响.但是实际上很明显关于单只电池随着温度的降低放电容量下降较多,而关于电动汽车来说,通常为数百只电池组合在一起,当电池工作时将释放出一定的热量,此时电池的温度必然上升,因此对实际应用中的电池组而言,低温放电问题并不非常严重.在测试时,单只电池由于暴露的比表面积较大,因此在整个测试过程中的温度基本与环境相同,因此放电容量受到较大影响。



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