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锂电池为何会爆炸?原因是什么

来源:宝鄂实业    2019-08-02 15:13    点击量:
一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。
 
正极上发生的反应为:
 
负极上发生的反应为:
 
 
 
电池放电过程
 
放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。
 
电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,放电时,电子从负极经过电子导体跑到正极,锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
 
动画来描述一下这两个过程:
充电开始↓
 
 
充电前锂离子嵌在正极材料的层状结构中↓
 
 
开始充电后,正极材料失去电子,锂离子从正极材料中脱嵌而出↓
 
 
锂离子通过电解液和隔膜,到达负极石墨材料↓
 
 
锂离子嵌入石墨层中,同时电子通过外电路到达负极,形成相对稳定的嵌锂石墨↓
 
 
继续充电中,正极材料持续失去电子,锂离子也持续脱嵌,直至充电完成↓
 
 
电动汽车行驶过程中,锂离子电池开始放电↓
 
 
电子从负极材料离开,通过外电路流向正极,失去电子的锂离子也从石墨层间脱嵌而出↓
 
 
从负极脱嵌后的锂离子再次通过电解液及隔膜回到正极材料,结合通过外部电路到达正极的电子,形成比较稳定的嵌锂正极材料↓1、过充
保护线路失控或检测柜失控使充电电压大于5V,造成电解液分解,电池内部发生剧烈反应,电池内压迅速上升,引起爆炸。
2、过流
保护线路失控或检测柜失控使充电电流过大造成锂离子来不及嵌入,而在极片表面形成锂金属,穿透隔膜,正负极短路引起爆炸。
3、过放
电池过放电或过流放电(3C以上)容易使负极铜箔溶解沉积到隔膜上使正负极直接短路,引起爆炸。
4、超声波焊接
超声波焊塑料外壳时,超声波能量转移至电池芯上,超声波能量很大使锂电池内部隔膜熔化,正负极短路,引起爆炸。
5、点焊
点焊时电流过大造成内部严重短路引起爆炸,另外,点焊时正极连接片直接与负极相连,使得正负极短路后爆炸。
6、振动跌落
电芯在剧烈振动或跌落时内部极片错位,造成短路引起爆炸。