锂电池的组成及自燃原因是什么?
来源:宝鄂实业
2019-08-04 12:38
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锂离子电池存在自燃的风险,内部短路,外部撞击,电池组过热都是产生锂离子电池自燃的主要原因。
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短路
锂电池由三个基本部分组成,①正极端,通常为锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物等;②负极端,通常为石墨材料,钛酸锂,锂硅,或者锗锂等;③电解质,通常为非水盐得有机溶剂,作为正负极锂离子移动的介质,同时作为电池绝缘体。这些电极材料及电解质都是易燃物,其隔膜很薄,通常只有2025nm,因此极易造成内短路。
示意:这叫短路,原理相似
市面上许多充电宝都是小作坊生产的,其生产品质不可靠如:电芯极耳过长,易与极片或壳体接触造成内短路,或极耳压迫卷芯导致正负极短路,或在两极之间留下金属粉末、铜箔、铝箔碎片等,更是增加了电池短路的几率。
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撞击
一项关于锂离子电池接受外力撞击的测试中显示,当一块锂离子电池受到重量为5kg 的重锤,从0.6 m的高度,做自由落体的撞击时,瞬间在其内部产生25J的能量,使电池的温度升高了120℃。锂离子具有较强的活性,因此该种电池对受到的外力非常敏感,当遭受撞击或从高处坠落时,电池组变会产生内热,进而引起电池自燃。
根据专业人士的分析,除了猛烈撞击外,一些品质不可靠的电池甚至可能在飞机飞行时颠簸+低气压的情况下引发自燃。
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过热
引起锂离子电池过热的原因主要是过度充电。过充后极片上到处都是针状锂金属结晶,引起微短路。因此,电池温度会逐渐升高,最后高温将电解液气化,致使电池组内压增高。
不论是温度过高使材料燃烧,还是电池组的外壳被撑破,都会导致外部空气进入电池内部发生激烈氧化反应,引起电池燃烧。需要说明的是由过充引发的自燃,并不一定发生在充电的过程之中。有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,电池使用者就终止充电,而电池内部积聚的热量,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生自燃,甚至爆炸。
笔者认为这也许是为什么处于没有使用状态的充电宝会自燃的原因吧。对不起,我又要吐槽一些劣质锂离子电池了,其实目前许多锂电池充电设备都有充满电后自动断开的功能,那是品质不过关不能控制自己的电池简直是在草菅人命啊。
至少我家手机是有这个功能的
反之,在过度放电状态下,一方面电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,另一方面导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,从而造成电池的永久性损坏,当再次充电使用时,极易出现内部短路,引起过热。
对于不同的锂离子电池有着不同的热稳定极限温度,锂钴氧化物电池为130℃,锂锰氧化物电池为250℃,当超过这个温度时,将会出现自燃。