为什么锂电池会爆炸？ 锂电池相关安全问题深度解析
来源：宝鄂实业
2019-04-08 10:45
点击量：次
我们现在生活中使用最多的手机内部安装的是锂离子电池，造成锂离子电池爆炸的原因主要有六大方面：
一.外部短路
外部短路可能由于操作不当，或误使用所造成，由于外部短路，电池放电电流很大，会使电芯的发热，高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏，造成内部短路，因而爆炸。外部短路可能的工位：
² 上电芯未对好，造成正负极接触；
² 电芯在周转过程中打火；
² 用户在使用时正负极短路；
² 保护线路板失效。
二.内部短路
由于内部产生短路现象，电芯大电流放电，产生大量的热，烧坏隔膜，而造成更大的短路现象，这样电芯就会产生高温，使电解液分解成气体，造成内部压力过大，当电芯的外壳无法承受这个压力时，电芯就会爆炸。内部短路的工位：
² 正负裁大片毛刺；正负极分小片掉料；负极铆焊未拍平，有毛刺；
² 卷绕不齐；上部胶位置不对；高温胶纸包住负极耳；贴底部胶未完全包住底部；
² 隔膜纸有砂眼；烘烤时温度太高烘坏隔膜；
² 压扁时压力太大；
² 组装短路电芯未检出；组装微短路电芯下流；激光焊短路电芯未检出；
三.过充
电芯过充电时，正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化，而放出的锂过多也容易无法插入负极中，也容易造成负极表面析锂，而且，当电压达到4.5V以上时，电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。过充可能的工位：
² 预充时电流设置过大；预充柜个别点电流过大；检测时电流设置过大；
² 电芯容量不足；
² 检测时个别点电压偏大；用户使用时充电器电压偏大。
四.过放
五.水份含量过高
水份可以和电芯中的电解液反应，生产气体，充电时，可以和生成的锂反应，生成氧化锂，使电芯的容量损失，易使电芯过充而生成气体，水份的分解电压较低，充电时很容易分解生成气体，当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大，当电芯的外壳无法承受时，电芯就会爆炸。
六.负极容量不足
当正极部位对面的负极部位容量不足，或是根本没有容量时，充电时所产生的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中，会析在负极的表面，形成突起状“枝晶”，而下一次充电时，这个突起部分更容易造成锂的析出，经过几十至上百次的循环充放电后，“枝晶”会长大，最后会刺穿隔膜纸，使内部产生短路。负极容量不足的工位：
² 正极来料容量偏高；正负极搅拌不均；正极敷料量偏大；正极涂布不均；正极头尾部堆料；
² 负极来料容量偏低；负极涂布不均；负极暗痕；负极划痕；负极凹点；负极露箔；负极颗粒；负极压片时压死；正负极分档配对错误；负极包不住正极；
电池的爆炸原因可能对很多人来说比较难理解，大家并不明白什么样的行为可能会导致电池的爆炸，在给手机充电过程中也不会意识到什么样的行为是错误的操作，会产生危险，下面介绍几个锂电池使用注意的小细节，希望能够根据指导准确充电与使用手机：
手机的使用已经广泛的深入我们的生活，但是对于另外一类新能源汽车，有人可能会充满疑问，新能源汽车究竟是什么？它是使用电池的吗？汽车中的电池安全吗？接下来一一解惑：
一.新能源汽车是什么？
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。目前中国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。主要有以下三类，
油电混合车
纯电动汽车
燃料电池汽车
驱动方式
引擎+马达驱动
马达驱动
马达驱动
能量系统
引擎、蓄电池
蓄电池
燃料电池
能源和基础设备
加油站/电网充电设备
电网充电设备
加氢气设备
排放量
低排量
零排量
超低排量或零排量
主要特点
续航里程长/仍部分依赖柴油
续航里程短/
初始成本高
能源效率高/续航里程长/成本高
商业化过程
已规模化量产
有销售，但未
规模化
仍处于研发阶段
电动车是目前市面上可见的、有机会取代传统汽、机车的新型交通工具。传统车辆的动力来源是汽油或柴油引擎，除引擎本体外，还需要油箱、油泵、过滤器、空气滤清器、化油器、喷嘴与点火装置等组件，同时排气管装有消音器，而且水冷式引擎还需要冷却水系统。相比较之下，电动汽车的动力系统显得较为单纯。
二. 新能源汽车中的电池
目前市场上常见的电动车，其动力系统分为两种，一种是采用蓄电池系统的电动车，主要的动力组件是电池组、充电器、电力控制器与马达等，因此动力系统较为简单；另外还有以燃料电池为动力系统的电动车。
从全球新能源汽车的发展来看，其动力电源主要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅酸电池、超级电容器，其中铅酸电池、超级电容器大多以辅助动力源的形式出现。主要原因是这些电池技术还不完全成熟或缺点明显，与传统汽车相比不管是从成本上、动力还是续航里程上都有不少差距，这也是制约新能源汽车的发展的重要原因。由于汽车需要大电流来带动，所以锂电池的特性较为合适，不过由于锂电池在安全性上的考虑，如果制程有瑕疵会有预热起火等问题，所以现在也有许多新产品，希望在安全性上得以提高。
目前市面上主流纯电动车型所选用的电池类型：
磷酸铁锂电池，是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，特点就是不含钴等贵重元素，原料价格低，而且磷、铁在地球上的含量丰富，不会有供料问题。它的理论工作电压适中（3.2V）、单位重量下电容量大（170mAh/g）、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。优点就是，具有更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属（原材料成本低）、支持快速充电、工作温度范围广。缺点就是，存在一些性能上的缺陷，比如振实密度与压实密度很低，导致电池的能量密度较低，材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差，知识产权等问题。
三元聚合物锂电池，是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池。 优点就是，能量密度高，循环性能好，目前，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。 缺点就是，高温结构不稳定，导致高温安全性差，且pH 值过高易使单体胀气，进而引发危险，目前造价较高。
三. 新能源汽车电池的安全性
怎么评判电池的安全性能，我认为可以从三个方面考量。
1. 是否会自燃、爆炸？
至于电动车的电池为什么会爆炸，还是要从原材料说起。 磷酸铁锂电池和三元锂电池，这两种材料都会在到达一定温度时发生分解，不同的是，三元锂材料会在更低的200度左右发生分解，而磷酸铁锂材料是在800度左右。 并且三元锂材料的化学反映更加剧烈，会释放氧分子，在高温作用下电解液迅速燃烧，发生连锁反应，所以三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。因此，有人说磷酸铁锂电池是目前最安全的电动车电池。
2. 电池的高压电流是否安全？
关于这点，需要结合到车的设计一起看，也就是说因车而异。我看过腾势的一个发布会，里面说到，这款电动汽车的高压设计是完全按照戴姆勒高压安全要求设计的。若真是这样，那我们就不用担心了，因为，戴勒姆的高压安全设计要求，是梅赛德斯-奔驰、保时捷、宝马、奥迪、大众5家汽车企业一致认可的。就冲这五个牌子，也值得我们信任了。
3．电池的辐射大不大？
这里必须要提出表扬的是，我们国家在电磁标准方面的要求是很严格的，甚至有些部分的要求是要高于国际标准的。 根据联合国国际卫生组织关于电磁辐射电磁场的安全标准，磁场辐射安全标准为 100μT。我们的手机、充电器、电脑等电子产品均带有磁场，数值是在4μT左右。再直观一点，手机看微信时的电磁辐射为0.20μT，发微信时的电磁辐射为0.45μT，而播放视频时的电磁辐射高达19.00μT。而电动汽车的电磁辐射，我找到了“爱卡汽车”网上的几组实测数据：比亚迪e6约为2.95μT；江淮iEV4纯电动车约为0.597μT；腾势车内磁场水平最高处约为0.39μT。 所以，对于电动汽车的电磁辐射安全性大可放心。
电动车电池到底哪个好，目前业内也存在很多的分歧，但有一点是一致的，就是，至今尚未有任何一种电池技术能真正满足新能源汽车动力电池的所有技术要求。 但通过我们上面的对比分析，可以看出磷酸铁锂电池的表现还是更为稳定和安全的。 如果要根据此选择购车的话，还要更多的参考车辆的其他性能和配置。
最后，为了大家放心的使用手机和新能源汽车，目前世界上多个国家和国际组织都推出了电池、汽车安全标准和检验要求，其中锂电池和新能源汽车应用比较广泛的几个标准和检测有:
¶ 锂电池标准和检测
1)IEC62133Edition1.0便携式和便携式设备用密封含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池（Secondary cells and batteries containing alkaline or othernon-acid electrolytes—Safety requirements for portable sealed secondarycells，and for batteries made from them，for use inportable applications）；
2）IEC61960Edition1.0便携式设备用含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池-二次锂离子电芯和电池（Secondary cells and batteries contain-ing alkaline or othernon-acid electrolytes—Secondary lithium cells and batteries for portable applica-tions）；
3）IEC60950-1Edition1.0信息技术设备的安全（Information technology equipment—Safety—Part1:Generalrequirements）；
4）IEC60086-4:2007一次电池-第四部分：锂电池安全（Primary batteries–Part4:Safety of lithium batteries）；
5）UL1642Ed4锂电池（LithiumBatteries）；
6）UL2054Ed2民用和商用电池（Household and Commercial Batteries）；
7）UNST/SG/AC.10/11/Rev.4-2003危险品货物运输建议书-试验和标准手册（Recommendations on the Transport of Dangerous Goods—Manual of Tests and Criteria，Fourth Revised Edition）；
8）GB/T18287-2000《蜂窝电话用锂离子电池总规范》；
9）JISC8714:2007便携式电子设备用锂离子电池的单电池即电池组的安全试验；
10）IEEEStd1625-2004笔记本电脑用可充电电池（IEEEStandard for Rechargeable Batteries for Portable Computing）；
11）IEEEStd1725-2006移动电话用可充电电池（IEEE Standard for Rechargeable Batteries for Cellular Telephones）。
目前锂电池的各种标准主要从3个角度来考察锂电池的电性能及安全性能：1）产品使用安全性；2）环境适应性；3）电性能。不同的标准对电池的检测各有侧重，例如：IEC61960主要侧重于锂电池的电性能测试；IEC62133和日本JISC8714要求侧重于产品使用安全和环境适应性安全；GB/T18287不仅包含了部分安全检测项目，还涵盖了性能测试；UL2054和UL1642则全面考察电芯和电池在各种使用环境下，包括故障条件、重压条件和燃烧条件下的安全性。
