●  磷酸鐵鋰電池是用正極材料命名的鋰離子電池

　　鋰離子電池的正極材料有很多種，有鈷酸鋰、錳酸鋰等。但因其各方面的不足慢慢被磷酸鐵鋰所替代。磷酸鐵鋰是目前最受用的正極材料。

　　磷酸鐵鋰電池是用正極材料作為名字的鋰離子電池。所有鋰電池的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同，磷酸鐵鋰電池使用磷酸鐵鋰材料作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，由碳（石墨）組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。磷酸鐵鋰電池在充電時(shí)，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移；在放電過程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。

　　比亞迪之所以稱自己的產(chǎn)品為鐵電池其原因有二，一方面確實(shí)有把鐵電池分為：高鐵電池和鋰鐵電池的說法，所以這種命名在理論上也不為過；另一方面是因?yàn)槟壳傲姿徼F鋰化合物的專利僅被A123、Phostech、Aleees三家材料公司掌握，不是誰生產(chǎn)的電池都可以叫磷酸鐵鋰電池的，所以取名為鐵電池。但比亞迪的電池本質(zhì)上還是鋰離子電池。

　　◆  真正意義上的鐵電池

　　真正的鐵電池是由穩(wěn)定的高鐵酸鹽擔(dān)任正極，鋅、鋁、鐵、鎘和鎂等材料作為負(fù)極，靠電子在其間移動(dòng)實(shí)現(xiàn)充放電的電池。目前還沒有廠家宣稱可以大規(guī)模實(shí)用化鐵電池。

●　　燃燒、爆炸：都是短路惹的禍

　　燃燒的條件是同時(shí)具有可燃物和引燃物，可以直觀的理解為干柴和烈火。鋰離子電池安全事故主要是由電極和電解液之間的反應(yīng)引起的。電解液含有機(jī)溶劑，是一種極易燃燒的物質(zhì)，這就是“干柴”。在濫用情況下（如過充、過熱和短路等），正極材料穩(wěn)定性較差，易釋放出氧氣，恰恰有機(jī)溶劑易和氧氣發(fā)生反應(yīng)放出大量熱和氣體，產(chǎn)生的熱量會(huì)進(jìn)一步加劇正極的分解，造成惡性循環(huán)；當(dāng)溫度達(dá)到電解液燃點(diǎn)時(shí)，電解液就會(huì)燃燒，這放熱反應(yīng)就是“烈火”。如果此時(shí)電池處于封閉狀態(tài)，生成的大量氣體會(huì)是電池內(nèi)部壓力迅速升高導(dǎo)致爆炸。下面介紹幾種常見的事故原因。

　　◆  過充引起的燃燒和爆炸

更多精彩視頻，盡在汽車之家視頻平臺(tái)

　　此視頻前25秒為安全警告，26秒開始用高電壓對(duì)鋰離子電池進(jìn)行過度充電，40秒時(shí)電池爆炸。

　　用損壞或不對(duì)應(yīng)的充電器充電時(shí)，可能引起過充。當(dāng)電壓過高，正極溢出大量鋰離子，負(fù)極吸收不了的鋰離子會(huì)在其表面形成枝晶，使電池內(nèi)部短路。短路電流會(huì)產(chǎn)生大量熱，溫度迅速升高會(huì)導(dǎo)致作為有機(jī)溶劑的電解液燃燒（有機(jī)溶劑極易燃燒），嚴(yán)重時(shí)刻會(huì)導(dǎo)致正極發(fā)生分解反應(yīng)或負(fù)極與電解液的反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體。在這樣一個(gè)封閉環(huán)境內(nèi)結(jié)果只有爆炸。即使在電池安全閥正常工作的情況下，也有可能會(huì)噴出電解液引起更大范圍的火災(zāi)。

　　◆  穿刺與撞擊引起的燃燒和爆炸

更多精彩視頻，盡在汽車之家視頻平臺(tái) 

　　此視頻第3秒開始，試驗(yàn)針頭刺入鋰離子電池，隨后電池內(nèi)部大量發(fā)熱，內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)生成大量氣體。

　　行車過程中難免會(huì)遇到碰撞和道路雜亂的情況，后車追尾、行車拖底、雜物飛濺都會(huì)對(duì)電池造成很大的威脅。穿刺會(huì)使電池短路，產(chǎn)生大量熱，導(dǎo)致電解液燃燒，溫度升高促使正極材料分解或與電解液反應(yīng)生成大量氣體，導(dǎo)致爆炸。當(dāng)鋰離子電池受到撞擊時(shí)，電極上過電壓損失將產(chǎn)生熱量，促使溶劑與負(fù)極的反應(yīng)，放出的熱量進(jìn)一步加熱電池，正極熱分解反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致電池爆炸。

更多精彩視頻，盡在汽車之家視頻平臺(tái)

　　此視頻4秒時(shí)將電池正負(fù)極短接，瞬間產(chǎn)生氣體并爆炸，電解液燃燒持續(xù)到17秒。

　　可以看出，這幾種危害的本質(zhì)都是短路引起的內(nèi)部反應(yīng)，反映產(chǎn)生高溫和高壓導(dǎo)致電池燃燒和爆炸。所以電池內(nèi)部材料的耐熱性應(yīng)該做嚴(yán)格的規(guī)范。

●  如何認(rèn)證鋰離子電池的安全性

　　目前，UL（Underwriter Laboratories Inc.）是世界上最權(quán)威第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)。換句話說，如果通過了UL關(guān)于鋰離子電池的一系列實(shí)驗(yàn)，就會(huì)得到全世界電動(dòng)車廠商的認(rèn)可。

　　高溫、撞擊和穿刺都會(huì)造成鋰離子電池的內(nèi)部環(huán)境變化，這些變化會(huì)促使電池內(nèi)部發(fā)生各種有害反應(yīng)，所以UL設(shè)計(jì)了一系列的殘酷試驗(yàn)來控制鋰離子電池的安全性能。在鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池中，磷酸鐵鋰材料耐過充、過熱的性能是最好的，所以不易燃燒和爆炸。

　　即使電池本身安全了，裝在車上也不一定安全。針對(duì)電池的試驗(yàn)難以模擬行車事故中電池遭受的惡劣環(huán)境。目前中美兩國都沒有一套單獨(dú)的、全面的電動(dòng)車碰撞標(biāo)準(zhǔn)，從美國FMVSS305和GB18384.1-2001兩個(gè)規(guī)范來看，都只是僅限于碰撞后電池電解液泄漏量、電池位置（不能侵入乘客艙，也不能飛出車體）的規(guī)定，而沒有看到大眾關(guān)心的關(guān)于燃燒和爆炸問題的規(guī)范。雖然在這方面我們沒有落后，但我相信大家跟我一樣希望的是和發(fā)達(dá)國家一樣規(guī)范，而不是都不規(guī)范。

　　美國國家交通安全管理局對(duì)雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)進(jìn)行了碰撞測(cè)試，測(cè)試后車輛置于停車場(chǎng)，三周后自燃，官方解釋是碰撞導(dǎo)致電解液泄露造成電池短路從而自燃。雖然電池最終還是燃燒了，不過可以看出，在碰撞當(dāng)時(shí)電池并沒有對(duì)車輛安全造成威脅。

　　至于比亞迪E6在撞擊后起火的事實(shí)，其事故原因我們不做討論，但是明白的人都知道：首先，電動(dòng)車的動(dòng)力電池都是電池包，即由幾十或上百個(gè)單體電池串、并聯(lián)而成，假設(shè)單體電池是安全的，它們之間的連接電路和控制電路也難逃其咎。更何況每個(gè)電池的統(tǒng)一性也不好判斷，就像兩條兒相同且沒有質(zhì)量問題的內(nèi)存，也會(huì)出現(xiàn)不兼容的情況一樣。其次，高速的撞擊恐怕汽油車也難逃厄運(yùn)。再次，碰撞安全性是車身結(jié)構(gòu)、材料強(qiáng)度等多方面因素決定。所以還是不要把責(zé)任都推到電池身上。

全文總結(jié)：

　　電池的安全性成為電動(dòng)車安全的焦點(diǎn)問題是理所當(dāng)然的，但是不能忽略電池包中各單體電池的連接電路和控制電路的可靠性，也不能因?yàn)檫^分強(qiáng)調(diào)電池安全而忽略了車身結(jié)構(gòu)和材料強(qiáng)度的重要性。平心而論，內(nèi)燃機(jī)車輛的安全性也達(dá)不到100%，所以我們應(yīng)該學(xué)會(huì)用大膽假設(shè)，小心論證的理性眼光看待一個(gè)綜合性問題。（文/汽車之家 張弓然）

● 汽車技術(shù)很難懂？汽車設(shè)計(jì)太遙遠(yuǎn)？誰說的？這些內(nèi)容也可以很有趣！

>>想了解更多汽車知識(shí)成為達(dá)人？一起去汽車之家科技看看！<<