三星電池為啥爆?因為有層膜被搞破了
一直被各位段子手調(diào)侃的三星Note 7終于在國內(nèi)成功首爆了。三星還能發(fā)生這樣的安全事故,不少電動車主更是擔心,自己屁股下的電池,會不會有一天也像Note 7這樣,嘭……
鋰電池為啥會爆?
鋰電池的原理咱們都知道啊,所謂的鋰離子脫嵌,其實就是鋰離子在陰極和陽極之間不同的往返抽插抽插,似魔鬼的步伐……抽插時間長了的后果,大人們都知道,那就是陰極和陽極的材料會變松,然后電芯的體積就會變大。這也就是咱們常見的手機電池用時間長了后會鼓包的原因。
這種現(xiàn)象,在高能量密度的電池中,會更加明顯。因為這些電池的正負極材料本身的單位可充電量就更高,所以在鋰離子嵌入的時候體積增大也就更明顯。
下面的圖表是目前主要手機品牌的電池規(guī)格參數(shù),我加入了松下最近兩年為特斯拉提供的18650電池參數(shù)。
可以看到,在手機中,三星Note 7的電壓和能量密度都是最高的,而且三星Note 7使用的也是1.2C的快充技術(shù),也就是充電電流在4.2A,遠超大家熟知的5V/1A的充電規(guī)格。
而在這種電芯體積隨著充電不斷變化的情況下,電芯隔離膜的作用,就顯得非常重要了。作為隔絕電芯正負兩極防止短路的薄膜,隔離膜在這種情況下要能夠經(jīng)受住這種膨脹變化,絕對不能抽插兩下就被撕裂了。
按照三星自己的分析,這次Note 7的爆炸,很大一部分原因,就在這個隔離膜上。
隔離膜設(shè)計在電芯里的使用,要考慮兩個方面。
首先是電芯隔離膜在正負兩極之間的延展量夠不夠,有個專用名詞叫Overhang。這種安全余量的設(shè)計,首先是為了防止在電芯膨脹收縮的時候,能有足夠的余量來保證對正負兩極的全隔絕。其次是為了保證在電芯除水工序中,隔膜會因為熱收縮而變得太短,以至于影響絕緣性。
因為手機電池只有一塊,所以這種短路對手機帶來的危害最明顯。對于電動汽車來說,如果電池品控不好,幾十個或者上百個單體電芯出現(xiàn)這種短路,后果只能更嚴重。所以,我們也非常希望國內(nèi)的電動車廠家除了狠抓品控,更要深鉆電池管理系統(tǒng)。
不信看看上面表格中特斯拉用的電芯高達800Wh/L的能量密度,所以特斯拉采用了現(xiàn)在最復(fù)雜也是最先進的電池管理系統(tǒng)。既然咱們COPY能力這么強,那就多COPY特斯拉。嗯,我想說的是,汽油車自燃的幾率遠超電動車。
另外一個就是隔膜本身所帶的異物。因為隔膜成品在進入電芯生產(chǎn)線之前,是像膠帶那樣一捆一捆的,所以很容易沾上一些很小的顆粒,像啥灰塵、員工操作時掉下來的顆粒,甚至電池正負極材料的顆粒等等。這些顆粒很可能就會扎破隔離薄膜,畢竟這個膜的厚度只有20到30微米之間,尤其是汽車用的動力電池,往往在20到25微米之間。
所以,隨著電池容量越高,密度越高,充電電壓越來越高,鋰電池裸電芯的絕緣性就越重要。三星SDI這次的失誤確實罕見,但也給所有的電芯品牌,以及手機、汽車品牌敲了一次響亮的警鐘。
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