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磷酸鐵鋰離子電池爆炸起火原因有什么

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1872次  |  2022年02月28日  

磷酸鐵鋰離子電池在一般情況下是不會(huì)出現(xiàn)爆炸起火的的。正常使用時(shí)磷酸鐵鋰離子電池的安全性較高,但是事無(wú)絕對(duì),在一些極端情況下還是會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的。這跟各公司的材料選擇、配比、工藝過(guò)程以及后期的使用是有很大關(guān)系的。


盡管磷酸鐵鋰材料從熱力學(xué)方面來(lái)說(shuō),其熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型是目前所有正極材料中最高的,并且在實(shí)際安全性能探測(cè)中也被驗(yàn)證,但從材料以及電池內(nèi)在發(fā)生短路的可能性和幾率來(lái)看,它可能又是最不安全的。


首先,從材料的制備來(lái)說(shuō),磷酸鐵鋰的固相燒結(jié)反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng),有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價(jià),燒結(jié)反應(yīng)非得在還原性氣氛中進(jìn)行,而較強(qiáng)的還原性氣氛在將三價(jià)鐵離子還原成正二價(jià)鐵離子的過(guò)程中,存在將正二價(jià)鐵離子進(jìn)一步還原成微量單質(zhì)鐵的可能性。


單質(zhì)鐵會(huì)引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質(zhì),這也是日本沒(méi)有將磷酸鐵鋰使用于動(dòng)力型鋰離子電池中的緊要原由之一。此外,固相反應(yīng)一個(gè)顯著的特點(diǎn)是反應(yīng)的緩慢性和不徹底性,這使得在磷酸鐵鋰中存在微量Fe2O3的可能性,美國(guó)阿貢試驗(yàn)室將磷酸鐵鋰高溫循環(huán)性差的缺陷歸結(jié)為Fe2O3在充放電循環(huán)過(guò)程中的溶解以及單質(zhì)鐵在負(fù)極上的析出。此外,為了提高磷酸鐵鋰的性能,非得將其顆粒納米化。而納米材料的一個(gè)顯著特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較低,化學(xué)活性較高,這在某種程度上也新增了磷酸鐵鋰中鐵溶解的幾率,特別是在高溫循環(huán)與儲(chǔ)存條件下。而試驗(yàn)結(jié)果也聲明,在負(fù)極上通過(guò)化學(xué)分解或者能譜分解,探測(cè)到鐵元素的存在。


從磷酸鐵鋰離子電池制備的方面來(lái)說(shuō),由于磷酸鐵鋰納米級(jí)顆粒較小,比表面積較高,并且由于采用碳包覆工藝,高比表面積的活性炭對(duì)空氣中的水分等氣體具有很強(qiáng)的吸附用途,造成電極出產(chǎn)性能不佳,粘結(jié)劑對(duì)其納米顆粒的粘附力較差。無(wú)論在電池制備過(guò)程中還是在電池的充放電循環(huán)和儲(chǔ)存時(shí),納米顆粒都容易從電極上脫離,造成電池的內(nèi)部微短路。

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