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锂电池自燃的主要原因有哪些?

来源:宝鄂实业    2019-08-10 10:17    点击量:
日常生活中,锂电池几乎随处可见,大到电动汽车,小到电脑主板电池,到一些由于锂电池而引起的各种安全事故,给人印象最深刻的莫过于锂电池产生的爆炸、起火等现象。电池内部的设计还是存在一点缺陷的,当电池在充满电状态下,在存在缺陷处,电池温度上升、能量过剩,于是电解液分解产生气体,电池内压急剧上升而发生自燃或爆炸。在这种情况下,我们能做的选择较好的电芯,如聚合物锂电池。 智能手机、笔记本、充电宝以及类似的电子产品设备,出现的问题源于充电器或者锂电池。
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现在可充电电池在狭小的空间内存储了大量电能。在电池按预想的模式运行时候,以受控的方式缓慢输出电力,如果某个原因导致电力迅速释放(比如说人为的短路),就会存在爆炸或者起火的风险。我曾经看到电池起过几次火,有些是故意的(做锂电池机械性能就会故意破坏),有些是意料之外的。
锂电池爆容易爆炸吗?真正引起爆炸的原因是什么?
作为锂电池行业从业者,我认为有很多原因导致电池起火或者爆炸:
  
1、设计时正极过量,或者涂布不均,运输过程中振动导致极片错位,充电时有锂枝晶出现。
  
2、运输过程中振动导致极片错位,导致电极膨胀时通过壳体或连接片发生短路。
  
3、毛刺和粉尘,振动和膨胀造成隔膜短路。
 
4、隔膜不良。
 
5、点焊镍带时电流过大,将内部外层隔膜损伤或增加金属粉尘。
 
6、运输过程电压和温度造成SEI层的不稳定。
  
7、充电过充。电芯过充电时,正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化,而放出的锂过多也容易无法插入负极中,也容易造成负极表面析锂,而且,当电压达到4.5V以上时,电解液会分解生产大量的气体
 
8、水分过高。水份可以和电芯中的电解液反应,生产气体,充电时,可以和生成的锂反应,生成氧化锂,使电芯的容量损失,易使电芯过充而生成气体,水份的分解电压较低,充电时很容易分解生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆炸。
 
9、负极容量不足。 当正极部位对面的负极部位容量不足,或是根本没有容量时,充电时所产生的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中,会析在负极的表面,形成突起状“枝晶”,而下一次充电时,这个突起部分更容易造成锂的析出,经过几十至上百次的循环充放电后,“枝晶”会长大,最后会刺穿隔膜纸,使内部产生短路。
 
10、内部短路。由于内部产生短路现象,电芯大电流放电,产生大量的热,烧坏隔膜,而造成更大的短路现象,这样电芯就会产生高温,使电解液分解成气体,造成内部压力过大,当电芯的外壳无法承受这个压力时,电芯就会爆炸。
(1)先切断电源,如果电池正在充电过程中出现高热、表面鼓胀、冒烟等现象时,预示着该电池将很快发生自燃,甚至发生爆炸,因此应该在第一时间切断电源。
 
(2)当电池出现自燃时,应立即对电池做持续的降温处理,用水扑救是最理想的解决办法。如果火势较大,可以使用ABC干粉灭火器或二氧化碳型灭火器扑灭明火,然后再用水给受损的电池持续降温,并且每5分钟检查一下已发生自燃的电池,如果仍旧是发热,则继续用水为电池降温,直至完成冷却。由于锂离子电池是一种化学燃烧,如果不给与连续冷却,则在其内部将会持续发生化学反应,燃烧不止。
 
单纯的锂金属燃烧,属于D类火灾,不能使用水作为灭火剂,C02、BC和ABC干粉灭火剂等常规灭火剂也不能使用。但是,锂离子电池中,锂以氧化物或盐的形式存在,对水具有较强的惰性,因此用水扑救是安全的。
 
(3)阻隔可燃物。如果可能的话,将受损电池的移至开放的安全区域,并迅速疏散周围的人群。这将减少人员和财产的一种曝光可能的火灾危险性。电解质烟雾和蒸气比空气重的可燃。这样,他们可以移动沿地面到另一个的点火源引起的次生火灾。
 
(4)在条件允许的情况下,迅速移开发生自燃的电池周围的可燃物。锂电池发生自燃后,产生高温的电解质烟雾和蒸汽,其密度大于空气,因此可以沿着地面迅速向周边扩散,引燃周围的可燃物,进而引起更大范围的火灾。
 
(5)不要对锂电池用冰块降温。由于火是由化学反应引起的,用冰块就像一座冰屋一样盖住了外部,而内部的热量散发不出来,持续的高温进一步促使化学反应加剧,此时内部温度将急速升高,电解质气体大量积聚,进而引发电池的爆炸,其威力和破坏性比电池平静的自燃更可怕。
 
(6)即使出现了明火,也应避免使用泡沫灭火器,喷出的泡沫附着在电池外围形成热绝缘体,从而增加化学反应,产生更多的热量。一、如果电池正在充电过程中出现高热、表面鼓胀、冒烟等现象时,预示着该电池将很快发生自燃,甚至发生爆炸,因此应该在第一时间切断电源;
二、当锂电池出现自燃时,应立即对锂电池做持续的降温处理,用水扑救是最理想的解决办法。如果火势较大,可以使用干粉灭火器或二氧化碳型灭火器扑灭明火,然后再用水给受损的锂电池持续降温,并且每5分钟检查一下已发生自燃的电池,如果仍旧是发热,则继续用水为电池降温,直至完成冷却;
三、如条件允许,将受损锂电池移至开放的安全区域,并迅速疏散周围的人群;
四、火情发生时,及时进行前期处置并及时报告机场消防部门。