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保定市满城区联东U谷22号楼前不久,上海杨浦区一居民家中,发生了一起锂电池充电时爆炸起火的事故,情况十分危险。事实上,这样的新闻并不少见。那么,为什么锂电池在充电时容易着火?有什么办法可以避免吗?
相比铅酸电池,锂电池更容易发生安全事故,主要因为二者电解液不同。铅酸电池电解液一般是水溶液,不易起火;而锂电池电解液则是有机质,属于易燃物。
那么,为什么铅酸电池可以用水溶液,锂电池却要用相对危险的有机质作为电解液呢?简单来说,二者的最高电离电压不同。水溶液的最高电离电压为2V,而这个电离电压对于锂电池而言是远远不够的。为了提高电能量密度,锂电池必须将有机质作为电解液。当有机质电解液被密封在电池这样一个狭窄的空间里面,就会存在一个较高的爆炸和起火的风险。
为什么充电时,锂电池容易起火呢?锂电池负极的SEI膜(即固体电解质膜)破坏,是最主要的原因之一。和铅酸电池一样,锂电池也分为正负极,正极一般是锂的过渡金属氧化物,负极是石墨和碳。
而当负极表面的SEI膜被破坏,充电时产生的碳和锂的化合物无法正常到位,电池内部就会产生巨大的热量。而当温度上升,锂电池的正极就会自动析出氧气—当“温度上升、存在易燃物、存在氧气”这三大燃烧条件都具备时,爆炸起火的概率就急剧上升了。
正因为锂电池的正极在温度升高时,会自动释放氧气,因此我们无法通过隔绝氧气的办法来进行灭火,就是说干粉灭火器都派不上用场。因此锂电池着火,是非常危险的。
那么,我们如何解决锂电池的安全问题呢?这是一项系统性的工程,需要从电池的设计开始,到电池的保护板,再到充电,环环相扣地进行。所以购买了锂电池电动车的用户,一定要按照操作说明使用电池,建议大家一年左右进行一次电池的安全检查,防患于未然。