锂电池爆炸类型分解

 

 

 

锂离子电池的爆炸类型，紧要分为短路和过充，短路又分为内部短路和外部短路。

 

咱先说说外部短路，原理很简单，一个导电的物质，从电池外部同时联通了正极和负极。发生外部短路的时候，电流变大，电池内部开始产热，当热量变大，电解液会分析，出现大量气体，电池鼓胀。我们说到很多隔膜有闭孔的功能，达到一定温度隔膜会闭孔，阻止锂离子的传输，从而阻断化学反应，电流降下来，温度也慢慢下降，从而戒备了电池爆炸。当然，以上只是基于质量良好的隔膜。

 

内部短路紧要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜，或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。这些细小的针状金属，会造成微短路。由于很细有一定的电阻值，因此，电流不见得会很大。铜铝箔毛刺会在加工过程造成，可观察到的现象是电池漏电、自放电快，多数可被短路探测仪测试出来。而且，由于毛刺细小，有时会被烧断，使得电池又恢复正常。因此，因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。毛刺紧要来源于分切，激光切少有毛刺。而枝晶来源就多了，大电流、析锂等等都会造成。

 

过充造成的爆炸，是比较常见的。电池过充后极片上到处都是针状锂金属结晶，刺穿点到处都是，到处都在发生微短路。因此，电池温度会逐渐升高，最后高温将电解液气体。这种情形，不论是温度过高使材料燃烧爆炸，还是外壳先被撑破，使空气进去与锂金属发生猛烈氧化，都是爆炸！！！但是过充引发内部短路造成的这种爆炸，并不一定发生在充电的当时。我们以常见的手机电池分解，还有这样一种情况，电池温度还未高到让材料燃烧、出现的气体也未足以撑破电池外壳时，我们就终止充电，带手机出门。这时众多的微短路所出现的热，慢慢的将电池温度提高，经过一段时间后，才发生爆炸。消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很烫，扔掉后就爆炸。虽然今朝很多都有自动断电功能，但还是温馨提示，尽量不要长时间充电。

 

保护机制

 

 

无论是充电，还是放电，我们都有一个掂量标准，通常使用的是以电压来停止。以镍钴锰酸锂配石墨负极的三元电池为例，当电池充电电压高于4.2V时，危险也会悄悄到来，电压越高，危险性越高。因为当电压高于4.2V时候，正极材料里面的锂原子数量减少，储存原子的结构就会坍塌，并且是永久性的是不可逆的。倘若持续充电，那么负极已经塞满了锂离子情况下，锂离子就会在负极表面与电子生成锂金属，也就是我们说的枝晶，这些枝晶会刺穿隔膜，使正负极短路。过充还会让温度升高，温度超过180℃，电解液会分析，出现大量的气体和热量，壳体会膨胀，破碎后，氧气进入与锂金属发生剧烈反应也会爆炸。所以充电电压上限是一个保护措施。

 

 

 

锂离子电池放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂离子电池从3.0V放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3%左右。通常，我们三元电池选用3.0V作为一个理想的放电截止电压。所以不要过放是另一个保护措施。