リチウム電池が自然発火するのはなぜですか？

自己着火の原理

リチウムは世界で最も活性の高い金属です。リチウムイオン電池は、サイズが小さく、密度が高く、エネルギー密度が高いため、電気自動車の第一候補となっています。リチウムイオン電池の仕事では、電子を獲得および喪失するためのリチウムイオンの使用、および電気エネルギーの貯蔵を達成するための移動および蓄積。

電池を充電すると、正極のリチウム原子が電子を失ってリチウムイオンになり、電位差が生じます。電解質媒体中のリチウムイオンは、電位差の作用下で負極に移動します。放電すると、プログラム全体が逆になります。作業プロセス全体は、電極内のリチウム金属の損失と、電解質内の電子とリチウムイオンの移動によって完了します。

ただし、リチウムの化学的性質はあまりにも活発です。金属リチウムは空気にさらされ、酸素と強い酸化反応を起こし、燃焼や爆発を引き起こします。

そのため、リチウム電池の実用化において、科学者たちは電解質中のリチウムイオンがリチウム金属に変換されるのを防ぎ、金属リチウムをグラファイトやリチウム化合物に閉じ込めるためのあらゆる手段を試みてきました。リン酸鉄リチウムとコバルト酸リチウムはリチウム原子を蓄える物質であるとよく言われます。

パワーバッテリーの安全性の問題：電気自動車のリチウムバッテリーは簡単に自己発火しません

同時に、バッテリー内部への空気の侵入を防ぐために、一連の保護対策も講じられています。これにより、リチウム金属は酸素と接触して爆発しません。

使用中、リチウム電池が自然発火する理由は、保護対策が講じられていないか、重大な外力が破壊されて保護が失敗し、金属リチウムが空気に接触するためです。

一般的な保護対策

アウターケーシングは保護されています。リチウム電池は、空気の侵入を防ぐため、密閉容器に梱包されており、通常、外力による損傷を防ぐためにステンレス鋼のケーシングとアルミニウム合金のケーシングが装備されています。たとえば、テスラの電気自動車は、特に交通事故での使用中のバッテリーコンテナの損傷を防ぐために、チタン合金シールドを使用しています。

ダイヤフラムブロック保護は、外力による損傷を防ぎながら、バッテリー内部からの損傷から保護します。

通常、バッテリーの正極と負極が直接触れて短絡するのを防ぐために、バッテリーにはダイアフラムがあり、一方は正極と負極を分離し、もう一方は帯電したイオンを通過させます。手。

ただし、リチウム電池では、ダイヤフラムには別の保護機能もあります。電池の温度が高すぎると、ダイヤフラムの隙間が自動的に閉じてリチウムイオンが通過できなくなり、電池全体の反応が停止します。そのため、過熱による電池の高圧が防止され、電池のシール構造が崩れるという問題が発生します。

空気を遮断するだけでなく、金属リチウムが電極から漏れるのを防ぐための過充電保護。

科学者は、電極材料のナノボイドおよび材料格子メカニズムを使用して、充電および放電中に形成された金属リチウムを保存およびロックします。

このようにして、電池のケーシングが壊れて酸素が入ったとしても、酸素分子が大きすぎてこれらの微細なセルに入ることができず、自然発火が回避されます。

ただし、過大な電圧で充電したり、長時間充電したりすると、リチウム電池に非常に危険な損傷を与える可能性があります。

リチウム電池の充電電圧が定格電圧（通常4.2V）を超えた後、充電を続けると、負極がリチウム原子で満たされているため、負極材料の表面にリチウムイオンが蓄積します。分極により、これらのリチウムイオンは電子移動を形成し、金属リチウムを形成し、負極の表面からリチウムイオンに向かってデンドライトを成長させます。

電極保護のないこれらの金属リチウムは、一方では非常に活性が高く、酸化反応や爆発を起こしやすい。一方、形成された金属リチウム結晶はセパレーターを突き破り、正極と負極を短絡させ、短絡を引き起こして高温を発生させる。高温になると、電解液などの材料が割れてガスが発生し、電池ケースや圧力弁が膨らんで破裂し、負極表面に付着したリチウム原子に酸素が入り反応して爆発します。

リチウム電池を充電するときは、必ず上限電圧と過充電保護を設定してください。このような保護回路は、通常の電池メーカーが製造するリチウム電池に搭載されています。電圧が標準を超えるか、バッテリーがいっぱいになると、自動的に電源がオフになります。

実際、自然発火は容易ではありません。

認定されたシェル、ダイアフラム、回路の保護下では、リチウム電池を自然に燃焼させることは容易ではありません。

特に、リン酸リチウム鉄電池などの無機材料リチウム電池では、三元リチウム電池のように有機材料を使用していないため、電池内部で材料破壊や短絡が発生しても、高温が発生しません。無機物を分解させます。高圧ガスを発生させ、それが自然に爆発します。実験では、適格なリン酸鉄リチウム電池を薪に入れても（薪の温度が600°C未満）、爆発や自然条件は発生しません。

同時に、新エネルギー車の開発前は、バッテリーからの世界中の何百万もの新エネルギー車の数十年の調査と実用化の後、現在、車両の実際の使用における保護措置を認識していない状況と比較してくださいメーカーから自動車メーカーへ。十分な経験を積んでください。

リチウム電池のアウターケーシングの保護強度が大幅に向上し、車両全体の崩壊などの重大な交通事故の場合でも電池の保護が有効になります。

バッテリーセパレーターの選択において、メーカーはまた、自己保護付きのダイアフラムを使用することの重要性を十分に認識しています。現在、この技術は一般的な高品質のリチウム電池製品に使用されています。過充電防止装置の適用に関しては、それはすでに国家の義務的な基準になっています。認定された電子保護装置と成熟したバッテリー管理システムにより、新エネルギー車のリチウムバッテリーの自然発火の可能性が大幅に減少しました。

現在の新エネルギー車の自然発火の場合、通常の運転条件下でのバッテリーパックの自然発火によるものはありませんでした。より多くの新エネルギー車のリチウム電池の自己発火の爆発は、非常に深刻な交通事故と車内の電気機器の不適切な改造から来ています。約1000度の高温焙焼の後、リチウム電池はついに点火されました。

消費者にとって、新エネルギー車のリチウム電池は一般的に非常に安全です。しかし、大規模な産業発生の場合、個々のメーカーの無差別使用と製品の価格競争がバッテリー保護の怠慢と違法な改造によって引き起こされる隠れた危険につながっているという事実を防ぐ必要があります電気自動車。

[電気自動車タイムズネットワークの短いコメント]バッテリーの自然と爆発新エネルギー車の場合、人々は常に、新エネルギー車の運転はキャリアの時限爆弾のようなものであり、新エネルギー車の宣伝と開発に影響を与えると考えています。実際、リチウム電池はそれほどひどいものではありません。