鉅大LARGE | 點擊量：1510次 | 2019年04月29日
鋰電池發鼓脹氣和爆炸有什么原因
一、鋰離子電池特性
鋰是化學周期表上直徑最小也最生動的金屬。體積小以是容量密度高，廣受斲喪者與工程師歡迎。但是，化學特性太生動，則帶來了極高的傷害性。鋰金屬袒露在氣氛中時，會與氧氣孕育發生劇烈的氧化回聲而爆炸。為了提升平靜性及電壓，科學家們發明確用石墨及鈷酸鋰等質料來儲存鋰原子。這些質料的分子結構，形成了奈米等級的微小儲存格子，可用來儲存鋰原子。這樣一來，縱然是電池外殼破裂，氧氣進入，也會因氧分子太大，進不了這些微小的儲存格，使得鋰原子不會與氧氣打仗而制止爆炸。
鋰離子電池的這種原理，使得人們在得到它高容量密度的同時，也到達平靜的目的。鋰離子電池充電時，正極的鋰原子會喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子顛末電解液游到負極去，進入負極的儲存格，并得到一個電子，還原為鋰原子。放電時，整個步調倒過來。為了戒備電池的正負極直接碰觸而短路，電池內會再加上一種擁有眾多細孔的隔膜紙，來戒備短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時，自動關閉細孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，戒備傷害孕育發生。
掩護步調：鋰電池電芯過充到電壓高于4.2V后，會開始孕育發生副作用。過充電壓愈高，傷害性也隨著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后，正極質料內剩下的鋰原子數量不到一半，此時儲存格常會垮失，讓電池容量孕育發生永世性的降落。要是承繼充電，由于負極的儲存格已經裝滿了鋰原子，后續的鋰金屬會聚集于負極質料外貌。這些鋰原子會由負極外貌往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。這些鋰金屬結晶會穿過隔膜紙，使正負極短路。偶爾在短路孕育發生前電池就先爆炸，這是由于在過充進程，電解液等質料會裂解產使氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂，讓氧氣進去與聚集在負極外貌的鋰原子回聲，進而爆炸。因此，鋰電池充電時，肯定要設定電壓上限，才可以同時兩全到電池的壽命、容量、寧靜靜性。最理想的充電電壓上限為4.2V。鋰電芯放電時也要有電壓下限。當電芯電壓低于2.4V時，部分質料會開始被破壞。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈低，因此，放電時最好不要放到2.4V才制止。鋰電池從3.0V放電到2.4V這段時期，所開釋的能量只占電池容量的3%左右。因此，3.0V是一個理想的放電制止電壓。充放電時，除了電壓的限定，電流的限定也有其須要。電流過大時，鋰離子來不及進入儲存格，會聚集于質料外貌。這些鋰離子得到電子后，會在質料外貌孕育發生鋰原子結晶，這與過充一樣，會造成傷害性。萬一電池外殼破裂，就會爆炸。因此，對鋰離子電池的掩護，至少要包括：充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項。一樣通常鋰電池組內，除了鋰電池芯外，都市有一片掩護板，這片掩護板緊張即是提供這三項掩護。但是，掩護板的這三項掩護顯然是不夠的，舉世鋰電池爆炸事故還是頻傳。
要確保電池體系的平靜性，必須對電池爆炸的緣故起因，舉行更細致的分析。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
二、電池爆炸緣故起因:
1、內部極化較大；
2、極片吸水,與電解液孕育發生回聲氣鼓；
3、電解液本身的質量,性能標題；
4、注液時間注液量達不到工藝要求；
5、裝置制程中激光焊焊接密封性能差,漏氣.測漏氣漏測；
6、粉塵,極片粉塵首先易導致微短路,細致緣故起因未知；
7、正負極片較工藝領域偏厚,入殼難；
8、注液封口標題,鋼珠密封性能不好導致氣鼓；
9、殼體來料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度；
三、爆炸典范分析
電池芯爆炸的類形可歸納為外部短路、內部短路、及過充三種。
此處的外部系指電芯的外部，包括了電池組內部絕緣籌劃不良等所引起的短路。當電芯外部孕育發生短路，電子組件又未能切斷回路時，電芯內部會孕育發生高熱，造成部分電解液汽化，將電池外殼撐大。當電池內部溫度高到135攝氏度時，質量好的隔膜紙，會將細孔關閉，電化學回聲制止或近乎制止，電流驟降，溫度也漸漸降落，進而制止了爆炸孕育發生。但是，細孔關閉率太差，或是細孔底子不會關閉的隔膜紙，會讓電池溫度承繼升高，更多的電解液汽化，著末將電池外殼撐破，以致將電池溫度前進到使質料燃燒并爆炸。
內部短路緊張是由于銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜，或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破膈膜所造成。這些微小的針狀金屬，會造成微短路。由于，針很細有肯定的電阻值，因此，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生產進程造成，可觀察到的征象是電池泄電太快，多數可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且，由于毛刺微小，偶爾會被燒斷，使得電池又光復正常。因此，因毛刺微短路引發爆炸的機率不高。這樣的說法，可以從各電芯廠內部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，但是卻鮮少孕育發生爆炸事故，得到統計上的支持。因此，內部短路引發的爆炸，緊張還是由于過充造成的。由于，過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結晶，刺穿點到處都是，到處都在孕育發生微短路。因此，電池溫度會徐徐升高，著末高溫將電解液氣體。這種環境，不論是溫度過高使質料燃燒爆炸，還是外殼先被撐破，使氣氛進去與鋰金屬孕育發生劇烈氧化，都是爆炸收場。
但是過充引發內部短路造成的這種爆炸，并不肯定孕育發生在充電確當時。有大概電池溫度還未高到讓質料燃燒、孕育發生的氣體也未足以撐破電池外殼時，斲喪者就制止充電，帶手機出門。這時眾多的微短路所孕育發生的熱，漸漸的將電池溫度前進，顛末一段時間后，才孕育發生爆炸。斲喪者共同的形貌都是拿起手機時發明手機很燙，扔失后就爆炸。綜合以上爆炸的典范，我們可以將防爆重點放在過充的戒備、外部短路的戒備、及提升電芯平靜性三方面。其中過充戒備及外部短路戒備屬于電子防護，與電池體系籌劃及電池組裝有較大干系。電芯平靜性提升之重點為化學與呆板防護，與電池芯制造廠有較大干系。
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