定制热线: 400-678-3556

行业资讯

锂电池安全吗?锂电池容易爆炸吗?

来源:宝鄂实业    2019-04-29 20:31    点击量:
相较于其它种类的充电电池,锂离子电池有许多优点,这其中最重要的一个,就是它的能量密度。锂离子电池的电极一般是用锂化合物和石墨(纯碳)所构成,两者都是非常轻的材料,同时锂也是一个反应性非常强的元素,因此原子的键结中可以存放更多的能量。这两者相加,就意味着在现有的充电电池中,想拥有同样的蓄电量的话,锂离子电池是最轻的,适合手机、笔电、数字相机等随身物品使用。此外,锂离子没有记忆效应,也就是说锂离子电池不必先把电力放光才能再充电,而且蓄电量也不会太快减少,大约每个月减少0.1%的电力(算上保护回路的需求也才5%,镍氢电池大约每个月减少20%)。最后,它还可以历经数百次的充放电,依然生龙活虎。但锂离子电池也有缺点。其中最主要的一个,就是它的总蓄电力(最大电量)会随着出厂时间增加而减少--无论你用不用锂离子电池,出厂2~3年后电池的最大蓄电力都会大幅降低,甚至无法使用,因此「买了放着」是完全错误的做法。其次,锂离子电池很怕热,在高温的环境上最大蓄电量降低的效应会被加速,这部份后面会再补充。再者,锂离子电池也怕过放电,一但放电超过某个程度,电力可能会再也充不进去。当然,锂离子电池还有会爆炸的危险,这是大家都知道的。为什么锂离子电池会爆炸?这要从它的化学性质谈起...锂离子电池的化学小姜这里尽量不讲的太深入(其实是自已也不是完全懂orz),但简单来说,锂离子电池和所有充电电池一样,都有一个正极材料和一个负极材料,在这里正极材料是通常是锂钴氧(LiCoO2),而负极材料则有很多种,最常见的石墨(碳)。充电时锂钴氧中的锂离子会游过中间的电解质,附着在负极上,而放电(上图)时则是相反,从负极的碳游回锂钴氧这一侧。在一颗以石墨为负极的锂离子电池里,是用一层锂钴氧,一层装有电解质的分隔物、一层石墨为一组,一组一组的迭起来。在手机电池那种薄型电池中,里面就是这样一层一层迭起来的,而在笔电里则通常是把这一片片的材料卷成圆柱状,变成像3号电池那样的东西。在锂离子电池中,带有最大的危险的不是两个电极,而是中间的有机电解质溶剂,以易燃的醚类最多。当电池因为任何原因短路时,电池内能量会在短时间以热的形式释放出来,点燃这些做为溶剂的醚类,引发爆炸。过放电时锂离子会和锂钴氧直接发生反应,产生氧化锂和氧化钴。这个反应是不可逆,所以过放电的锂离子电池就等于报销了。锂离子电池很容易爆炸吗?在工研院得到的经验是:「怎么这么难爆啊!」在工研院,他们装了一台机器,用钻头刺穿平板状况的薄型电池,基本上必需要是新的、充饱电的电池才有最大的爆炸危险,只要是用过一段时间的电池,不仅最大电压会大为降低,而且里面使用的材料也会「钝化」,变得不那么容易反应。我们准备了一大堆旧电池准备要爆个过瘾,没有想到的是,不仅全部的旧电池都没爆掉,连全新的电池都不见得每颗都爆。这是不是说买二手的电池搞不好比较安全?XD但是爆炸是一回事,我们从探针上的温度计还是看到了非常可怕的温度,电池短路后内部温度常常在100度以上,想必这么烫一块东西放在裤子口袋里还是不可能舒服的吧!锂离子电池有什么安全措施?为了避免锂离子电池过热,甚至爆炸,现代的锂离子电池内建了许多自我保护的机制。首先,每颗锂离子电池(或在笔电的例子中,整组电池组)都内建了一颗控制芯片,这颗控制芯片会监控电池的电压(电池组的话,会监控其中每个电池的个别电压)和温度,超出设定的范围,芯片就会自动断电。此外,每颗电池还会设计排气孔,让因高温产生的气体可以顺利地排掉,不至于累积产生爆炸。这些保护措施对没有实体受到伤害的电池来说是足够了,但如果是被破坏(例如被穿刺)的锂电池怎么办?这就是工研院新研发的STOBA电池的强项了。STOBA电池在电解液内加入了一种「奈米级的高分子材料」,当受热时,这种高分子材料会聚合成一种具有隔离效果的薄膜,阻止锂离子的流动,切断暴走的短路电池继续加热电池的可能。这种技术不仅阻止电池爆炸,也阻止了电池可能过热的危险,大部份我们看到的实验,温度都没超过摄氏60度--还是会烫,但至少没有引燃周围可燃物的危险。另外两个影响蓄电量降低的因素,一是温度,二是电池充多饱。无论你做什么(或不做什么),锂电池的总蓄电量都是不断地在下降的,但高温和充到饱却会加速下降的速度。因此买一台不那么热情的笔电,不仅对生育能力有正面的帮助,对减缓电池的蓄电量的降低也是帮助很大的。另外,如果计算机有相关的设定的话,将电池充到八分饱能将蓄电量降低的速度减少为一半--意即如果每次都将电池充到饱,一年之后本来可以跑4小时的计算机只能跑2小时的话,那每次都只将电池充到八分饱,一年之后计算机还可以跑3小时。
 
  电池一般分为一次电池(不可反复充电)和二次电池(可反复多次充电)。而锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质的电池,一般分为两类:锂金属电池和锂离子电池(包括锂离子聚合物电池),其最主要的区别在于锂金属电池是一次电池,内含金属态的锂,如纽扣电池;而锂离子电池是二次电池,不含有金属态的锂,如手机电池。锂电池之所以会爆炸,主要是因为以下几点原因:
1、短路会导致爆炸,密闭的内部短路,可以短时间让电池产生高温并让内部的液体以及少量的蒸汽膨胀新城大量气体,来不及从泄气阀中排除从而短时间形成高温高压,从而爆炸就发生了;
 
2、劣质锂电池生产厂商在涂布,卷绕过程中生产洁净度和干燥度不够,让太多水分和杂质进入电池,从而导致爆炸;
 
3、锂电池使用的电解液不合格在一定条件下分解水分而导致爆炸;
 
4、粘结剂不合格,产生掉粉,形成毛刺造成隔膜穿刺,内部短路,最后导致锂电池爆炸;
 
5、过充产生的热失控,锂电池一旦过充,电压会快速上升,最后导致爆炸;