锂离子电池会爆炸吗？锂离子电池有哪些安全隐患
来源：宝鄂实业
2019-04-17 20:33
点击量：次
锂离子电池的安全性问题，不仅与池材料本身性质有关，而且与电池制备技术和使用有关。手机电池频频发生爆炸事件，一方面是由于保护电路失效，但更重要的是在于材料方面并没有根本的解决问题。
钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟的体系，但是充满电后，仍旧有大量的锂离子留在正极，当过充时，残留在正极的锂离子将会涌向负极，在负极上形成枝晶是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果，甚至在正常充放电过程中，也有可能会有多余的锂离子游离到负极形成枝晶，钴酸锂材料的理论比能量是超过每克270毫安时的，但为保证其循环性能，实际使用容量只有理论容量的一半。在使用过程中，由于某种原因（如管理系统损坏）而导致电池充电电压过高，正极中剩余的一部分锂就会脱出，经电解液到负极表面以金属锂的形式沉积形成枝晶。枝晶刺穿隔膜，形成内部短路。
电解液的主要成分为碳酸酯，闪点很低，沸点也较低，在一定条件下会燃烧甚至爆炸。如电池出现过热，会导致电解液中的碳酸酯被氧化和还原，产生大量气体和更多的热，如缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。
聚合物电解质锂离子电池并没有从根本上解决安全性问题，同样使用钴酸锂和有机电解液，而且电解液为胶状，不易泄漏，将会发生更猛烈的燃烧，燃烧是聚合物电池安全性最大的问题。
在使用方面也存在一些问题，电池发生外部短路或内部短路将产生几百安培的过大电流。外部短路时电池瞬间大电流放电，在内阻上消耗大量能量，产生巨大热量。内部短路形成大电流，温度上升导致隔膜熔化，短路面积扩大，进而形成恶性循环。
锂离子电池为达到单只电芯 3～4.2V的高工作电压，必须采取分解电压大于2V的有机电解液，而采用有机电解液在大电流、高温的条件下会被电解，电解产生气体，导致内部压力升高，严重会冲破壳体。
过充可能会析出金属锂，在壳体破裂的情况下，与空气直接接触，导致燃烧，同时引燃电解液，发生强烈火焰，气体急速膨胀，发生爆炸。
另外，对于手机锂离子电池，由于使用不当，如挤压、冲击和进水等导致电池膨胀、变形和开裂等，这些都会导致电池短路，在放电或充电过程放热引起爆炸。
对各组成部份物质的要求
＜一＞ 对正负极物质的要求
1、 正极电位超正，负极电位越负
2、 活性要高（反应快，得胜率高）
3、 活性物质在电解液中要稳定，自溶速度要小
4、 活性物质要有良好的导电性能，电阻小
5、 便于生产，资源丰富
＜二＞ 对电解液的要求
1、 电导率高，扩散效率好，粘度低
2、 化学成份稳定，挥发性小，易贮存
3、 正负极活性物质在电液中能长期保持稳定
4、 便于使用
＜三＞ 对隔膜要求
1、 有良好的稳定性
2、 具有一定的机械强度和抗弯曲能力，有抗拒枝晶穿透能力
3、 便于使用
4、 吸水性良好，孔径、孔率符合要求
＜四＞ 对外壳要求
1、有较高的机械强度，承受一般的冲击
2、具有耐工艺腐蚀的能力
问题
1、为什么会出现电池零电压（低电压）？及其处理方法？
1）电池有无遭受外部短路或过放、反充（将电池正负极或充电器正负极反接，电池充电时相当于强制过放）；用电器电路是否正常；点焊品电池是否有烧焦的痕迹。
2）电池有无受高倍率大电流连续过充，导致电池机芯膨胀，内部正负极直接接触短路。
处理方法:
1）了解客户电池的具体使用情况；
2） 取同型号电池充电后接入用电器，判断用电器是否正常；
3）将电池以1C电流充电30分钟，开路放置10分钟左右，如电池的开路电压稳定在电池的正常电压范围内，则电池可基本恢复正常。如电池已受破坏，则电压无法恢复；如电池未使用便出现此现象后，用1C充电电压无法恢复，则需专业技术人员进一步分析。
4）可建议客户选用带保险管、温度开关等保护类电子元件或集成电路的电池（在过电流充放及短路、过充、过放、反充情况下断开电路，从而保护电池不受破坏）。
5）建议客户注意点焊电流和焊针间的距离。
2、电池/电池组充不进电有哪些情况？
1） 检查电池或电池组是否是零电压、高内阻电池；
2） 检查电池组的连接及电子元件、保护电路有无异常；
3） 检查充电设备或充电电路在充电状态下有无充电电压/电流输出；
4） 环境温度是否过高导致充电效率低（最佳温度应不超过40℃）；
处理方法：
1） 了解客户对电池的具体使用情况及使用条件；
2） 取同型号电池与万用表（电流档）串入电路充电，根据充电电流数值判断充电设备是否正常。
3） 重复单体电池零电压步骤分析、处理；
4） 建议客户选用稳定性能较好的充电设备或充电电路；
3、电池/电池组放不出电有哪些情况？
现象：充电后,装入设备中,设备不能工作,电池组的开路电压不变化或变化不大
1） 检查电池/电池组是否零电压，高内阻电池；
2） 电池组内接电子元件、保护电路有无损坏；
3） 检查设备放电电路是否正常。
处理方法：
1） 用充满电的同型号电池/电池组接入设备，设备是否工作正常；
2） 使用万用表检测电池内接电子元件、保护电路是否正常。
3） 重复单体电池零电压步骤分析、处理；
4） 如属用电器放电电路异常，建议客户及时修理、更换用电器；
5） 如客户没有对电池组自行改装，则需专门的技术人员作进一步的分析。
4、有哪些原因可能导致电池的使用寿命缩短？
1）客户的充电器或充电电路是否与电池匹配、输出电压/电流是否稳定；
2）是否按SPEC要求使用电池/电池组（如：电池的使用和储存的环境等）；
3）客户所用电池品种是否与客户设备要求相一致。
4）有无连续过充或过放电池/电池组；
处理方法：
1） 了解电池具体使用情况；
2） 查看充电器铬牌标称额定电流及电压；
3） 用万用表与电池串入电路充电，检测充电电流是否过大。
4） 建议使用与电池 /电池组匹配及更稳定的充电器或充电电路已及与设备相匹配的电池；
5） 建议客户按要求使用电池/电池组，尽量避免过充、反充或过放；
5、什么是过充？过充会带来哪些不良后果？怎样避免？
理论上，Li-ion电池在一定倍率的恒流恒压下充电，当充电转换为恒压4.2V充电后，充电电路中电流为0.01C时，恒压充电的状态仍在进行，即被视为过充。
过充可能导致漏液、变形、起火、在恒压失效后随着充电的加深电压达到一定程度(一般限值为6.0V)会引起爆炸，是损害电池性能的主要原因之一。
在电池外部加PCB板保护，或在充电器中设置保护线路和/或时限装置（即充电限2.5小时）来防止电池过充可以达到防止和保护的作用。
6、什么是过放？过放会带来哪些不良后果？怎样避免？
电池在一定倍率下恒流放电，当电池电压达到2.75V时，放电状态仍在继续，即为过放。
过放可能导致漏液、零电压以及负电压，是损害电池性能的主要原因之一。
在电池外部加PCB板或在充电器中设计保护线路和/或时限装置来防止过放。
