鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:307次 | 2023年02月21日
電動(dòng)汽車安全嗎?弄清了鋰離子電池的原理,自然就有了答案
從環(huán)保角度來講,新能源電動(dòng)汽車顯然要優(yōu)于傳統(tǒng)的燃油汽車,而從購買難度上來講,獲取新能源汽車的購買指標(biāo)也要相對容易,但很多人卻仍心存疑慮,這種疑慮在很大程度上源于對新能源汽車安全性的擔(dān)憂,畢竟多起新能源汽車自燃的例子就擺在眼前,那么新能源電動(dòng)汽車到底安不安全,是否可以購買呢?
讓我們先弄清鋰電池的原理,之后自然就有了答案。從1799年,伏特發(fā)明伏特電堆算起,電池的歷史已經(jīng)有200多年了,而鋰電池由于其質(zhì)量輕、儲電量大、可充電等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于從手機(jī)到汽車的各類產(chǎn)品之上,但其實(shí)鋰電池并不是什么新興產(chǎn)物,最早發(fā)明鋰電池的人其實(shí)是著名的發(fā)明家愛迪生,那么為什么過去都沒有使用鋰電池呢?因?yàn)殇嚤旧硎且环N化學(xué)性質(zhì)非常活潑的元素,很容易和其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),因此,鋰電池一直被閑置了百年。
直到20世紀(jì)90年代初,人們才再次想起了鋰電池,從此鋰電池的發(fā)展便一發(fā)不可收拾。
那么鋰電池到底是什么原理呢?它為什么會(huì)擁有質(zhì)量輕、儲電量大和可充電等優(yōu)點(diǎn)呢?質(zhì)量輕是因?yàn)殇囋貎H為6個(gè)原子質(zhì)量,儲電量大是因?yàn)閮H有6個(gè)原子質(zhì)量的鋰元素就可以攜帶一個(gè)電荷。
鋰電池的原理簡單來講是這樣的:將一個(gè)正極材料與一個(gè)負(fù)極材料放置在黏稠的電解液之中,正極與負(fù)極用隔膜隔開,以防電子通過,這就是一個(gè)簡單的鋰電池結(jié)構(gòu)。當(dāng)我們用一個(gè)外電路將正極與負(fù)極相接并連接電源,此時(shí),受到外接電源的刺激,正極材料之中的鋰原子會(huì)分解為鋰離子和電子,電子通過外電路前往負(fù)極,而鋰離子則透過隔膜前往負(fù)極,兩者在負(fù)極相遇并重新組合為鋰原子,簡單來講就是鋰原子由正極前往負(fù)極,并在負(fù)極累積,這個(gè)過程就是我們俗稱的充電。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
當(dāng)我們需要用鋰電池給用電器供電,同樣也是用外電路將正負(fù)極相連并連接用電器,此時(shí)由于沒有外接電源的刺激,鋰離子無法留在負(fù)極,它會(huì)重新分解為鋰離子和電子,鋰離子透過隔膜回到正極,而電子則通過外電路前往正極,在這個(gè)過程中會(huì)經(jīng)過用電器,為用電器提供電能,簡單來講就是鋰原子由負(fù)極回到正極的過程,也就是我們俗稱的放電。
當(dāng)鋰原子全部由負(fù)極回到正極,鋰電池就沒電了,需要再次充電了。鋰電池的充電與放電過程,實(shí)際上就是鋰原子從正極前往負(fù)極,再由負(fù)極回到正極的過程,理論上不會(huì)出現(xiàn)損耗,所以鋰電池可以一直使用。當(dāng)然在實(shí)際使用過程中由于會(huì)與電解液發(fā)生一定程度的反應(yīng),損耗還是會(huì)發(fā)生,電池的壽命還是有限的。
了解了鋰電池的結(jié)構(gòu)和原理,就可以說說鋰電池的安全性了,鋰電池的安全性主要取決于正極材料。
用于裝載鋰原子的負(fù)極材料一般都是石墨,這沒有問題,而正極材料主要有兩種,一個(gè)是磷酸鐵,一個(gè)是由鎳鈷錳組成的三元材料,兩種材料可謂是各有優(yōu)劣。
人類再次想起并廣泛使用鋰電池是20世紀(jì)90年代的事情,但以前我們幾乎沒有聽說過鋰電池自燃的事情,這是為什么呢?因?yàn)橐郧暗匿囯姵厮褂玫恼龢O材料是磷酸鐵,磷酸鐵鋰電池的安全性很高,其自燃溫度條件需要達(dá)到800攝氏度,所以一般很難發(fā)生自燃。不過磷酸鐵鋰電池雖然安全性高,但低溫性能很差,只要天氣一冷,瞬間沒電。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
相比之下,三元材料鋰電池的低溫性能很好,即使是在零下20度仍然能夠進(jìn)行正常的電能輸出,而且它的能量密度是磷酸鐵鋰電池的2倍左右,也就是說相同體積下,三元材料鋰電池的電量是磷酸鐵鋰電池的2倍。
三元材料鋰電池的唯一缺點(diǎn)在于自燃溫度條件僅為200攝氏度,所以一旦溫度過高,則可能發(fā)生自燃,又或者電池發(fā)生破損,正負(fù)極之間的隔膜破裂造成短路,引發(fā)溫度升高,同樣也會(huì)自燃。那么現(xiàn)在的新能源電動(dòng)汽車使用的是哪一種鋰電池呢?都有,有的車型采用的是磷酸鐵鋰電池,而有的車型則采用的是三元材料鋰電池。
其實(shí)無論是哪一種車型,安全性都是有保證的,因?yàn)樵谲囕v出廠前都要經(jīng)過嚴(yán)格的測試,不論是被動(dòng)安全性能,還是主動(dòng)安全性能都要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),而這些標(biāo)準(zhǔn)要遠(yuǎn)比真實(shí)的道路條件苛刻得多。有什么方法可以提高鋰電池的安全性呢?其實(shí)很多,比如給三元材料鋰電池不同電池模塊之間使用特殊材料進(jìn)行隔離,以保證一塊電池出現(xiàn)問題不會(huì)波及其它電池,如此安全性能自然就大大提高了。