电池鼓壳和爆炸的原因分析

电池转鼓爆炸原因分析:

 

一、锂离子电池的特点

 

锂是元素周期表上最小、最活泼的金属。体积小所以容量密度高，深受广大客户和工程技术人员的欢迎。但这种化学反应太过生动，不会有危险。当锂金属暴露于空气中时，它会与氧气发生剧烈的氧化反应而爆炸。为了提高安全性和电压，科学家们开发了石墨和锂钴氧化物等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构可以形成纳米级的薄存储单元，可以用来存储锂原子。这样，即使电池外壳裂开，氧气进入，氧分子也太大，无法装入微小的电池中，从而防止锂原子接触到氧气而爆炸。锂离子电池的这一原理使人们在获得其高容量密度的同时，也达到了安全的目的。

 

当锂离子电池充电时，正极中的锂原子失去电子并氧化成锂离子。锂离子穿过电解液到达负极，进入电池，得到一个电子，然后被还原成锂原子。当放电发生时，整个过程是相反的。为了防止电池的正极和负极直接接触和短路，电池会在隔膜纸上加上许多细小的孔，以防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细小的孔，使锂离子不能通过，从而浪费功夫，防止危险的发生。

 

保护措施

 

当锂电池的充电电压超过4.2v时，就会产生副作用。过充压力越高，风险越高。当锂电池的电压高于4.2v时，正极材料中剩余的锂原子数量不到一半。在这个时候，存储单元经常崩溃，导致电池容量的永久性损失。假设连续充电，由于阳极的存储单元现在充满了锂原子，后续的锂金属将在阳极表面积累。这些锂原子会从负极表面向锂离子的方向生长出树枝状晶体。这些锂晶体会通过隔膜纸，使正极和负极短路。有时电池在短路发生前就爆炸了。这是因为在过度充电的过程中，电解液等物质分裂产生气体，导致电池外壳或压力阀膨胀和分裂，允许氧气进入，并与积聚在负极表面的锂原子发生反应，发生爆炸。因此，在锂电池充电时，一定要设置电压上限，要考虑电池的续航能力、容量和安全性。最佳充电电压限制为4.2v。

 

锂电池的放电也应该有一个电压下限。当电池电压低于2.4 V时，部分材料开始损坏。而且因为电池会放电，电压越长越低，因此，放电最好不要放2.4 V停止。锂电池从3.0v到2.4v放电时所释放的能量仅为电池容量的3%左右。因此，3.0 V是理想的放电截止电压。

 

充放电时，除了电压约束外，还需要电流约束。当电流过高时，锂离子没有时间进入电池，会在材料表面积累。这些锂离子获得电子并在材料表面使锂原子结晶，这和充电过量一样危险。假设电池外壳裂开，就会爆炸。

 

因此，对锂离子电池的保护至少应该包括三个方面:充电电压上限、放电电压下限和电流上限。一般锂电池组，除了锂电池芯外，还会有一个保护板，这个保护板是这三种保护的主要供给。然而，这三种防护板的防护效果显然是不一样的，全球锂电池爆炸仍然是一件频繁发生的事情。为了保证电池系统的安全，有必要对电池爆炸的原因进行更细致的分析。