鋰離子電池自燃的原由

　　自燃原理

　　鋰是世界上最活潑的金屬。鋰電池體積小容量密度高，高能量密度的特性讓其成為電動車的首選。鋰電池在工作中是利用鋰離子得失電子和遷移集中來實現電能的儲存的。

　　在電池充電時，正極里的鋰原子會喪失電子成為鋰離子，萌生電勢差。電解介質中的鋰離子在電勢差的作用下，向負極遷移集中。放電時，整個程序倒過來。整個工作過程是由電極內的鋰金屬得失和電解液中的電子、鋰離子的遷移來共同完成的。

　　然而，鋰的化學特性太活潑。鋰金屬暴露在空氣中，會與氧氣萌生猛烈的氧化反應，從而萌生燃燒、爆炸。

　　因此，在鋰離子電池的實際使用中，科學家們千方百計地戒備電解液中的鋰離子向鋰金屬轉化，并把金屬鋰鎖在石墨或鋰化合物中，人們經常聽說的，磷酸鐵鋰、鈷酸鋰就是儲存鋰原子的材料。

　　動力電池安全問題：電動車鋰離子電池不會輕易自燃

　　同時，為了戒備空氣進入電池內部，還采取了一系列的防護措施。這使得鋰金屬不會與氧氣接觸而發生爆炸。

　　在使用中，鋰離子電池之所以會發生自燃，就是由于防護措施不到位或萌生了嚴重的外力破壞，導致防護失效，而使得金屬鋰與空氣接觸所造成的。

　　常見的防護措施

　　外殼防護，為了戒備空氣進入，鋰離子電池都被封裝在密閉容器沖，并為了戒備外力破壞通常配以不銹鋼外殼和鋁合金外殼。例如，特斯拉的電動車，甚至采用了鈦合金防護板，以戒備汽車使用中，尤其是交通事故中對電池容器的損傷。

　　隔膜阻斷保護，在戒備外力破壞的同時，還要戒備來自電池內部萌生的破壞。

　　通常為了戒備電池的正負極筆直碰觸而短路，電池內會有一層隔膜，一方面將正負極隔開，一方面又準許帶電離子通過。

　　然而，在鋰離子電池中，隔膜還承擔著另一項防護職能。在電池溫度過高時，隔膜空隙會自動封閉，讓鋰離子無法穿越，從而終止整個電池的反應。從而戒備了電池由于溫度過高，使得其中的電解液氣化萌生高壓，破壞電池密封結構的問題。

　　過充電壓防護，不僅空氣要被阻隔在外，還要戒備金屬鋰從電極中外泄。

　　科學家們通過電極材料的納米空隙和材料晶格機制，來存放和鎖住在充放電中形成的金屬鋰。

　　這樣一來，即使是電池外殼破碎，氧氣進入，也會因氧分子太大進不了這些細小的儲存格，而避免自燃的萌生。

　　然而，用過高的電壓或洋溢后持續過長時間的充電，會對鋰離子電池萌生十分危險的損害。

　　鋰離子電池充電電壓在高于額定電壓(一般是4.2V)后，如果持續充電，由于負極的儲存格已經裝滿了鋰原子，后續的鋰離子會堆積于負極材料表面。這些鋰離子由于極化作用，會形成電子轉移，形成金屬鋰，并由負極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。

　　這些沒有電極防護的金屬鋰一方面極為活潑，容易發生氧化反應而發生爆炸。另一方面，形成的金屬鋰結晶會穿破隔膜，使正負極短路，從而引發短路，萌生高溫。在高溫下，電解液等材料會裂解萌生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破碎，讓氧氣進入，并與堆積在負極表面的鋰原子反應，進而發生爆炸。

　　鋰離子電池充電時，一定要設定電壓上限和過充保護。在正規電池廠家生產的鋰離子電池中，都裝有這樣的保護電路。當電壓超標或電量洋溢時自動斷電。

　　其實自燃并不容易

　　在品質合格的外殼、隔膜、電路重重防護下，鋰離子電池發生自燃其實絕非易事。

　　尤其在無機材料鋰離子電池中，例如，磷酸鐵鋰離子電池，由于電池不像三元鋰離子電池中采用了有機材料，即使電池內部發生了材料破壞和短路，萌生的高溫也不會使得無機材料分析而萌生高壓氣體，進而爆炸自燃。在試驗中，合格的磷酸鐵鋰離子電池即使被投入柴火中(柴火溫度低于600℃)，也不會發生爆炸和自然的情況。

　　同時，與新能源汽車發展前期廠家對車輛實際使用中防護措施認識不到位的情形相比，目前，經過數十年的摸索和全球百萬輛新能源汽車的實際使用，從電池廠家到汽車廠商已經積累了足夠的經驗。

　　鋰離子電池的外殼防護強度得到大大增強，即使在整車解體這樣的嚴重交通事故情況下，電池的防護仍舊可以有效。

　　在電池隔膜的選用中，廠家也充足意識到采用帶自保護功能隔膜的緊要性。目前，一般優質的鋰離子電池產品都已經使用了這種技術。而對于防過充電子保護裝置的使用，則早已成為了國家強制的標準。合格的電子保護裝置和成熟的電池包管理系統，已經使得新能源汽車鋰離子電池發生自燃的幾率大大降低。

　　以目前導致新能源汽車發生自燃的案例來看，沒有一個是由于正常行駛狀況下電池包自燃爆炸造成的。更多的新能源汽車鋰離子電池的爆炸自燃來自于極為嚴重的交通事故和車內電器設備的不當改裝。在近千度的高溫炙烤靠下，鋰離子電池才最終被引燃。

　　對于消費者來講，新能源汽車的鋰離子電池總體是十分安全的。但是，需要防范的是，在產業大爆發的情況下，個別廠家粗制濫造和產品價格戰帶來對電池防護的忽視，以及對于電動車的非法改裝所帶來的隱患。

　　【電動車時代網短評】電池自然和爆炸對于新能源汽車來說，人們總會是認為，開著新能源汽車就猶如攜帶者一個定時炸彈的感覺，影響了新能源汽車的推廣和發展。其實鋰電自然不是那么可怕。

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