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电池知识

满电的电池和空电的电池爆炸起来有什么区别?

来源:宝鄂实业    2019-05-14 17:39    点击量:

满电的电池和空电的电池爆炸起来区别还是很大的。这两种状态的电池爆炸起火的机理是不太一样。

先看看锂离子电池的电池总反应:LiCoO2 +6C →Li1-xCoO2+LixC

电池在空电量的时候,从理想状态假设,电池内部的状态就是反应式左边的状态。电池负极可以看做是石墨,正极就是钴酸锂,这两种物质都是很稳定的。钴酸锂在290℃才开始反应,石墨就更不用说了。而且电池里面没有能量,所以空电电池基本上很稳定,不会发生起火爆炸的情况。现有的测试基本上都不能让空电的电池起火(挤压、重锤、130°热箱烘烤、穿刺),唯一能让它爆炸的就只有用火烤,用火烧也的好几分钟。
火烤电池爆炸的机理是内部电解液高热下迅速气化,撑爆壳体,可燃性气体及正负极上残余的电解液与明火相遇起火。
总的来说,空电电池爆炸,正负极的活性物基本上是不参与反应的。
现在说说满电的情况。电池满电的状态就是电池反应式右边的状态,正极是脱锂态的钴酸锂Li0.5CoO2(在LixCoO2中,能够可逆嵌入/脱嵌的锂是0.5左右),负极是嵌锂碳LiC6。
钴酸锂脱锂后,材料结构发生了变化,由稳定态转向为亚稳定状态:

LiCoO2 →Li0.5CoO2+0.5Li++0.5e- 

 

Li0.5CoO2在高温下会发生分解反应释放氧气:

 


Li0.5CoO2 →0.5LiCoO2+1/6 Co3O4+1/6O2

Co3O4→3CoO+1/2 O2


嵌锂碳LiC6的反应活性与金属锂相当(实际上LiC6要稳定些)。
所以,满电的电池起火的时候,正负极都是参与反应的,其反应的情况可以类比于金属锂在富氧环境在燃烧,其反应极其剧烈。

因为电池电量的多少与爆炸的能量并没有太多的关系。要说有关系,那就是把空电的电池充满电(稳态到不稳态),这个能量差。

这个问题不好说,还是从楼主的几个关键词来说吧。要说电池爆炸,就要想了解电池为什么爆炸,如何爆炸。

电池的爆炸主要发生在充电的电池,个人总结主要有以下三个原因:
1、大电流(外短路,内短路)导致的过热引起。
2、破裂也可能使充电后不稳定的负极(沉积有锂)接触空气导致大量放热。
3、过充也会引起爆炸。

如何爆炸?大家都知道电池是个铁皮的封闭体系(铝塑膜的会变成气球爆炸),而目前电池内部都是液体的有机电解质,当出现高热或者过充时,有机物非常容易分解气化,导致电池内压力骤升,从而导致爆炸。

从这里可以看出,爆炸主要是由于电解液的分解及气化导致,与满电,空电没有关系。如果从引发角度来看,满电的电池容易引发爆炸,而空电的不容易爆炸。这样看,满电电池爆炸的可能性及威力会比较大。