影响电池安 全的因素
(一) 电池的品种。
在各种动力电池中, 锂离子电池的比能量* 高,可能有多种原因引起化学副反应大量放热,易造成电池内气压升高,重则爆炸, 轻则电解液泄漏而易燃烧。镍氢电池和铅酸电池的电解液分别是碱性和酸性的水溶液,泄漏时有腐蚀的危险。在充电时会电解水生成氢气和氧气。这个问题已经得到较好解决。 (二) 电池的总容量。 电池的总容量=电池的单体数X 每个单体容量 总容量是与事故概率成正比的基本因素。所以,规模大的储能电站比小的危险性大。 为了追求电动汽车的续驶里程和* 高速度而过多装载电池, 不仅浪费了能量和材料,价位提升而市场减小,充放电中的热量更难散发, 而且增加了事故发生的概率。
这是传统汽车专家们“燃油车惯性思维”下,不顾电池的特点,盲目追求高指标而误导出的严重安 全隐患。
(三) 电池的比能量 为了追求电动汽车的续驶里程而提高比能量,现今主要靠提高正极的电压,是升高事故概率的重要诱因。 正极电压提高,对有机溶剂的氧化作用增强,助推热失控的发生,造成严重的安 全隐患。 磷酸铁锂和锰酸锂为正极的电池安 全性高;三元材料中镍含量越高的,安 全性越低。 (四) 电池的设计水平。 锂离子电池正极材料如用磷酸亚铁锂,安 全性比较高,但也会发生问题; 负极用硬碳,安 全性可优于石墨类; 电解液、隔膜的优选均有可能提高电池的安 全性。
但是这些技术往往以牺牲电池的比能量和比功率为代价,应该综合考虑。
(五) 电池的生产质量。 同样以磷酸亚铁锂做正极的锂离子电池, 有些厂家生产的电池发生的事故多些,有的就少些,还有的没有发生事故; 同一个厂,改进生产工艺、加强质量管理后,电池发生事故的概率明显下降。这些都充分说明提高产品质量对改善安 全性的重要作用。 电池单体的品质还表现在寿命、容量、内阻和自放电率的一致性,它们也与安 全性密切相关。 (六) 使用时间的长短。 也可用充放电次数或行驶里程来表达此因素。
电池组持续使用后,各单体的容量下降和内阻升高的程度不同,而且使用时间越长此等差别越大,发生问题的概率随之上升。
(七) 安 全措施的有效性。 管理系统是保证电池组正常工作的有效部件,管理系统失灵可能产生严重后果。 电池的泄压机构(安 全阀等) 可有效地防止电池爆炸,其可靠性越高,发生爆炸的概率越低。 但是,从泄压机构泄出的电解液或气体,与空气相遇后仍有燃烧的危险性,这可能就是软包装和塑料壳电池不爆炸而会燃烧的原因。 (八) 使用的合理性。 不按电池组的特性行事,后果严重。 目前, 电池组的使用存在快充电、充满电、放完电、超负载等问题。 过充和过放不仅会损伤电池的寿命,而且也增加发生事故的危险性。 即使是按标称容量全充全放,也不应受到鼓励。 超限的载重和速度均需用过大的电流,电池温度将陡然上升,如过流保护机构缺失或失灵,将可能触发安 全事故的发生。
(九) 其他因素。 例如,电动汽车对各种意外因素(如对严重的撞击、意外事故危害) 的调控力和适应性等等。 使用易燃的保温材料,将形成次生火灾。 安 全因素控制得好,发生危险事故的概率就降低。