锂离子电池为什么会爆炸？是什么原因导致的？
来源：宝鄂实业
2019-08-11 12:54
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锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌来工作。随着新能源汽车等下游产业不断发展，锂离子电池的生产规模正在不断扩大。
通过一个动画先来简单的了解一些锂离子电池工作原理。
1、充电过程
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：
2、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、设计时正极过量，或者涂布不均，运输过程中振动导致极片错位，充电时有锂枝晶出现。
2、运输过程中振动导致极片错位，导致电极膨胀时通过壳体或连接片发生短路。
3、毛刺和粉尘，振动和膨胀造成隔膜短路。
4、隔膜不良。
5、点焊镍带时电流过大，将内部外层隔膜损伤或增加金属粉尘。
6、运输过程电压和温度造成SEI层的不稳定。
7、充电过充。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
8、水分过高。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。
9、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。
10、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。
11、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。
以上这些都是会造成锂电池包自燃的原因，当然影响锂电池出现安全问题的因素众多，比如使用劣质电芯，pack工艺不规范，用户使用不当等都会造成一定安全问题，但是我们也要清醒认识到，锂电池自燃毕竟只是极小概率事件，我们不能一棒子打死一群人，还是要从多方面考虑，尽量减少造成锂电问题的外部因素，希望有关从业者提高技术和检测能力。用户在使用过程中也要有所注意。
