深度解讀：鋰電池爆炸原理分析

來(lái)源：未知  日期：2018-08-06 09:59  瀏覽量：次

　　鋰電池具有能量密度高、循環(huán)性能穩(wěn)定、綠色環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在生活領(lǐng)域應(yīng)用不斷擴(kuò)大，主要源于智能手機(jī)、儲(chǔ)能領(lǐng)域、電動(dòng)自行車(chē)和新能源汽車(chē)的廣泛使用，這些年來(lái)關(guān)于如何使用鋰電池的小貼士，爆炸等新聞不斷，但其中經(jīng)常包含很多誤導(dǎo)性信息。下文存能電氣小編就來(lái)和大家詳細(xì)解讀一下鋰電池爆炸原因分析。

　　鋰電池爆炸的原因類(lèi)別：負(fù)極容量不足，水份含量過(guò)高，內(nèi)部短路，保護(hù)線(xiàn)路老化失效，過(guò)充，過(guò)放，外部短路，外部擠壓和暴力碰撞。

　　1、內(nèi)部短路

　　由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會(huì)產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)部壓力過(guò)大，當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受這個(gè)壓力時(shí)，電芯就會(huì)爆炸。

　　激光焊時(shí)，熱量經(jīng)殼體傳導(dǎo)到正極耳上，使正極耳溫度高，如果上部膠紙沒(méi)有隔開(kāi)正極耳及隔膜，熱的正極耳就會(huì)使隔膜紙燒壞或收縮，造成內(nèi)部短路，而形成爆炸。

　　2、高溫膠紙包住負(fù)極耳

　　客戶(hù)在負(fù)極耳點(diǎn)焊時(shí)，熱量傳導(dǎo)到負(fù)極耳上，如果高溫膠紙未貼好，負(fù)極耳上的熱量就會(huì)燒壞隔膜，造成內(nèi)部短路，形成爆炸。

　　3、貼底部膠未完全包住底部

　　客戶(hù)在底部鋁鎳復(fù)合帶處點(diǎn)焊時(shí)，會(huì)在底部殼壁產(chǎn)生大量的熱，傳導(dǎo)極芯的底部，如果高溫膠紙未完全包住隔膜，會(huì)燒壞隔膜，造成內(nèi)部短路，形成爆炸。

　　4、水份含量過(guò)高

　　水份可以和電芯中的電解液反應(yīng)，生產(chǎn)氣體，充電時(shí)，可以和生成的鋰反應(yīng)，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過(guò)充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時(shí)很容易分解生成氣體，當(dāng)這一系列生成的氣體會(huì)使電芯的內(nèi)部壓力增大，當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受時(shí)，電芯就會(huì)爆炸。

　　5、負(fù)極容量不足

　　當(dāng)正極部位對(duì)面的負(fù)極部位容量不足，或是根本沒(méi)有容量時(shí)，充電時(shí)所產(chǎn)生的部分或全部的鋰電池就無(wú)法插入負(fù)極石墨的間層結(jié)構(gòu)中，會(huì)析在負(fù)極的表面，形成突起狀“枝晶”，而下一次充電時(shí)，這個(gè)突起部分更容易造成鋰的析出，經(jīng)過(guò)幾十至上百次的循環(huán)充放電后，“枝晶”會(huì)長(zhǎng)大，最后會(huì)刺穿隔膜紙，使內(nèi)部產(chǎn)生短路。當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受這個(gè)壓力時(shí)，電芯就會(huì)爆炸。

　　6、電芯長(zhǎng)期過(guò)充

　　電芯長(zhǎng)期過(guò)充：長(zhǎng)時(shí)間充電狀態(tài)下，過(guò)充、過(guò)電流也會(huì)導(dǎo)致高溫高壓，發(fā)生隱患。鋰電池在特殊溫度、濕度及接觸不良等狀況下可能瞬間放電而產(chǎn)生大量的電流，發(fā)生自燃或爆炸情況。

　　7、外部短路

　　外部短路可能由于操作不當(dāng)，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會(huì)使電芯的發(fā)熱，高溫會(huì)使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。

　　8、熱失控

　　鋰電池之所以會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)，是由于在電池內(nèi)部的反應(yīng)中一個(gè)叫“熱失控”的過(guò)程。“熱失控”是一個(gè)能量正反饋循環(huán)過(guò)程：升高的溫度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變熱，系統(tǒng)變熱升高溫度，這反過(guò)來(lái)又讓系統(tǒng)變得更熱。環(huán)境溫度過(guò)高，經(jīng)常過(guò)充，都會(huì)引起鋰離子電池出現(xiàn)熱失控，最終可能產(chǎn)生起火或者爆炸。

　　如何防止鋰電池爆炸?

　　①使用固態(tài)電解質(zhì)，開(kāi)發(fā)固態(tài)鋰電池，但是其成本較高。此外，還有就是使用新的能量供給方式，例如利用人體動(dòng)能給電子設(shè)備提供能量，目前這個(gè)方案還處于實(shí)驗(yàn)室階段。

　　②另外一個(gè)很直接的方案就是在現(xiàn)有的電解液中增加阻燃劑。但是，為了完成阻燃性，就需要在電解液中添加大量的阻燃劑，這樣會(huì)相應(yīng)地降低電解液的離子導(dǎo)電性，顯著影響鋰電池的電化學(xué)性能和能量密度。

　　③研究人員，制造了一種新型“智能”靜電紡絲分離器，它具有熱量觸發(fā)機(jī)制，內(nèi)部含有阻燃劑，可用于防止鋰離子電池燃燒。在這種結(jié)構(gòu)中，阻燃劑包裝在聚合物保護(hù)殼的內(nèi)部，以防阻燃劑直接溶解到電解液中，從而給電池性能造成負(fù)面影響。當(dāng)鋰電池內(nèi)部的熱量過(guò)高時(shí)，聚合物保護(hù)殼會(huì)因?yàn)楦邷囟l(fā)生溶解，釋放出阻燃劑，從而有效抑制高度易燃的電解液發(fā)生燃燒。

　　總結(jié)：所有企業(yè)必須加強(qiáng)控制，安全性為各項(xiàng)性能中最重要的。當(dāng)與其它要求沖突時(shí)，優(yōu)先滿(mǎn)足安全性，這是首當(dāng)其沖的。但是大家放心，隨著材料技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)鋰電池設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)和使用諸方面要求的認(rèn)識(shí)不斷加深，未來(lái)的鋰離子電池會(huì)變得更安全。