锂电池事故原因大多是过充电吗
来源：宝鄂实业
2019-12-06 21:48
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锂电池（LIB）因自身缺陷发生事故的概率极低。在2009年3月于美国佛罗里达州举办的电池国际学会“26th International Battery Seminar & Exhibit”上，美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratory，SNL）宣布电池自身引发事故的概率在1ppm以下。而从事电池安全对策的美国TIAX LLC则表示事故概率在0.2～0.5ppm之间，超过了品质管理方法“六西格玛（6σ）”的管理极限。
1ppm的概率极低，可以称之为稀有现象。在美国1年内死于雷击的概率约为1ppm。在日本买彩票中头奖的概率为0.1ppm。也就是说，LIB因自身缺陷发生事故的概率略高于中头奖，与雷击死亡基本相同。这是因为LIB采取了多重的安全对策。
然而，LIB实际发生事故的概率却远远高于ppm的数量级。这是因为大多数事故并不是电池自身缺陷引起的，而是外在因素导致。在前面提到的学会上，SNL表示绝大多数的事故原因都是挤压、加热、过充电等外在因素。
这些情况其实很少有人知晓。直到现在，不少观点还把事故的主要原因认为是电池自身存在缺陷。日本电池工业会最近提出了测试金属片进入电池是否会威胁安全性的测试方法。具体方法是在卷绕后的电池元件中插入金属片，通过加载压力，强制使金属片引发内部短路。调查在这一过程中，电池是否出现发热、冒烟、起火等现象。这是因为有指责认为“制造工序中混入LIB的金属片会成为内部短路的导火索，最终引发事故”。
大多数制造商已经实施了基本相同的测试。其代表是在充电后，用钉子穿透电池的“穿钉测试”。在此基础上，如果电池中混入金属片等杂质，引发了微弱的内部短路，通过老化测试应该可以予以筛除。这意味着存在缺陷的电池作为商品流入市场的可能性极低。电池工业会提出的测试实际上是在重复实施相同的测试，其必要性令人生疑。
当然，即使制造完成时不存在内部短路，在使用过程中，电池也完全有可能发生内部短路。假设在充电时，电极内生成枝晶状金属，引发了内部短路。造成这种故障的原因主要有两个。一个是充放电时，电极中掺杂的金属片溶出到电解液中，在对极析出。
另一个是电池内部含有数百ppm等级（相对于电解液总量的比例）的大量水分。水分进入电池后，会与支持电解质LiPF6发生反应，生成氢氟酸（HF）。HF为强酸，会溶解正极活性物质和集电体，在充放电时，使这些物质在对极以金属枝晶的形态析出。LIB刚刚出现的时候，同样在干燥室中制造，干燥的冬季与高湿的夏季的产品相比，冬季的产品在各方面的性能更好，由此可见，LIB对于生产环境的湿度非常敏感。
现在，电池的制造工序采取了彻底去除水分的对策。比方说对各种材料进行干燥。最重要的步骤，是对容易吸附水分的负极使用的碳进行干燥，使电解液经过脱水塔，去除微量水分。而且制造要在露点设定于-60～-40℃之间的干燥室中进行。为保险起见，卷绕电池元件后，还要使用真空干燥机再次对元件进行干燥。
采取周全对策意味着在制造工序之中，哪怕是一丁点的差错，都可能导致电池出现以自身为原因的重大事故。因此，LIB制造商必须铭记，在电池的制造工序中容不得一丝懈怠。
