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电池知识

锂电池为什么会爆炸?引起电池爆炸诱因有哪些?

来源:宝鄂实业    2019-07-13 21:15    点击量:

18650是锂离子电池的鼻祖--日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准性的锂离子电池型号,其中18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。

常见的18650电池分为锂离子电池、磷酸铁锂电池。锂离子电池电压为标称电压为3.7v,充电截止电压为4.2v,磷酸铁锂电池标称电压为3.2V,充电截止电压为3.6v,容量通常为1200mAh-3350mAh,常见容量是2200mAh-2600mAh。

很多人会有一种误区,认为只要是电池都很危险,尤其是锂电池非常的不安全,会爆炸!18650电池是不是真如传说中的那么危险?想要搞清楚这问题,必先了解——什么是18650电池

 

18650锂离子电池

我们日常常说的18650其实是指电池的外形规格,是日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准电池型号,其中18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。18650电池原指镍氢电池和锂离子电池,由于镍氢的现在比较少用,所以现在多指锂离子电池。18650锂离子电池单节标称电压一般为:3.6V 或3.7V;最小放电终止电压一般为: 2.75V。常见容量为1200~3000mAh,高于3400mAh就很有可能是虚标。

自从上个世纪90年代索尼推出之后,18650电池一直经久不衰。18650电池因其容量大、储能效率高、稳定性好、没有记忆效应、循环寿命高、不含毒性物质等优点被广泛使用在工业领域及笔记本电脑、对讲机、仪器仪表等电子设备,甚至是全球最火的特斯拉电动汽车也是采用松下提供的18650电池组。

锂电池为什么会爆炸?

18650电池绝大多数使用钢壳封装,质量不过关的电池由于没有保护功能,在过充(过度充电)的情况下,会使其内部压力骤增,当超过承受值时,便会爆炸。而短路、温度过高或电池被挤压变形甚至刺穿等问题都可能会引起电池爆炸。

 

短路保护(危险操作,请勿模仿)

 

质量好的18650泡澡也没问题(请勿模仿)

什么是锂电池安全阀?

经过30年的发展,18650电池制备工艺已经非常成熟,除了性能有了极大提升之外,其安全性也非常完善。为了避免密封的金属外壳发生爆炸,现在18650电池都会在顶部配有一个安全阀,安全阀是每一颗18650电池的标配,也是最重要的一道防爆屏障。当电池内部压力过大时,其顶部安全阀会开启排气减压,避免爆炸。但是,当安全阀开启之后,电池内部泄露出的化学物质在高温的条件下会与空气中的氧气发生化学反应,仍然有可能出现起火的情况。另外,现在部分18650电池还自带保护板,具有过充过放和短路保护等功能,安全性能十分高。

 

 

安全阀断路

而此前发生的移动电源爆炸事件,全部是因为无良厂家为节省成本使用不合格的劣质18650电池,甚至是二手废电引起的。目前各大电池厂商如松下、索尼、三星等等生产的18650电池其实是非常安全的,而且18650电池使用率非常高,我们在日常使用时能够做到正确的使用以及避免电池短路,受损或温度过高,完全不用担心电池会爆炸。我们不能一竹竿打翻一船人,以个别劣质产品来定性18650的安全性。

一节18650电池爆炸威力多大

锂电池从内部结构材料的角度来说它应该称之为聚合物锂电池。

具体又分为半聚合物锂电池和全聚合物的锂电池会发生爆炸的 几乎只有半聚合物锂电池。

 

因为它是半液态的内部构造 会由于外部的加热 短路增加过高的电压 造成内部压力过高 从而发生燃烧和爆炸。

 

呼吁大家尽量不要使用这种电池全聚合物锂电池,具有有内阻低、输出高的优点,安全性也比半聚合物电池高很多!

 

那么怎样分辨全聚合物锂电池和半聚合物锂电池呢?这时候只能告诉大家 除了用专业设备测试放电曲线以外暂时没有更好的办法,但是全聚合物锂电池大批量生产的只有索尼一家,剩下的都是电子烟专用的定制电池。

 

可以肯定的是18650锂电池放电电流没有超过35A,它的容量没有超过3300mah,放电电流越高容量就相对越低,这是暂时无法突破的。对于普通城市消费者来说,或许并不需要特斯拉MODEL S 90D五六百公里的续航能力,200km的续航里程基本就能够满足日常出行需求了,而这大概只需要30kWh电量的电池,更少的电池也意味着车重的减轻,间接地也能增加续航。以厂商指导价为24.69万元北汽新能源EV200为例,如果换装成本更低、能量密度更高的2170电池,价格就有可能降低至20万元以内。所以,2170电池在未来特斯拉MODEL 3或者其它定位相对低端,体现出的价格优势或许会更具吸引力。

 

而且全聚合物电池 都设计了安全阀当温度或者是大电流放电超过数秒就会弹出安全阀,这节电池就完全无法放电了则不会产生爆炸的危险,电池在使用的过程中呢,保证其外包的绝缘层完好电池如果产生不正常发热冒烟,漏液就赶紧丢掉,防止发生18650电池爆炸意外!

1、18650锂电池的充电过程

有些充电器使用廉价的方案实现的,在控制精度上不够好,容易造成电池充电异常,甚至损坏电池。选购充电器的时候尽量选择大品牌的18650锂离子电池充电器,质量和售后有保证,延长电池的使用寿命。

品牌保障的18650锂离子电池充电器拥有四重保护:短路保护、过流保护、过压保护、电池反接保护功能等。

过充电保护:当充电器对锂离子电池过充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态。

为此,保护器件需监测电池电压,当其到达电池过充电压时,即激活过充电保护功能,中止充电。

过放电保护:为了防止锂离子电池的过放电状态,当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时,即激活过放电保护,中止放电,并将电池保持在低静态电流的待机模式。

过电流及短路保护:当锂离子电池的放电电流过大或短路情况产生时,保护器件将激活过电流保护功能。

锂电池充电控制是分为两个阶段的

第一阶段是恒流充电,在电池电压低于4.2V时,充电器会以恒定电流充电。

第二阶段是恒压充电阶段,当电池电压达到4.2V时,由于锂电池特性,如果电压再高,就会损坏,充电器会将电压固定在4.2V,充电电流会逐步减小,当电流减小到一定值时(一般是1/10设置电流时),切断充电电路,充电完成指示灯亮,充电完成。

锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。

2、18650锂电池的充电原理

 

锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

同样道理,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

不难看出,在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

18650锂电池为什么有爆炸历史

 

18650电池绝大多数使用钢壳封装,质量不过关的电池由于没有保护功能,在过充(过度充电)的情况下,会使其内部压力骤增,当超过承受值时,便会爆炸。而短路、温度过高或电池被挤压变形甚至刺穿等问题都可能会引起电池爆炸。

经过30年的发展,18650电池制备工艺已经非常成熟,除了性能有了极大提升之外,其安全性也非常完善。为了避免密封的金属外壳发生爆炸,现在18650电池都会在顶部配有一个安全阀,安全阀是每一颗18650电池的标配,也是最重要的一道防爆屏障。

当电池内部压力过大时,其顶部安全阀会开启排气减压,避免爆炸。但是,当安全阀开启之后,电池内部泄露出的化学物质在高温的条件下会与空气中的氧气发生化学反应,仍然有可能出现起火的情况。另外,现在部分18650电池还自带保护板,具有过充过放和短路保护等功能,安全性能十分高。

而此前发生的移动电源爆炸事件,全部是因为无良厂家为节省成本使用不合格的劣质18650电池,甚至是二手废电引起的。目前各大电池厂商如松下、索尼、三星等等生产的18650电池其实是非常安全的,而且18650电池使用率非常高,我们在日常使用时能够做到正确的使用以及避免电池短路,受损或温度过高,完全不用担心电池会爆炸。我们不能一竹竿打翻一船人,以个别劣质产品来定性18650的安全性。