什么情況下會導致鋰電池爆炸?
日常生活中,鋰電池幾乎隨處可見,已經成為了人們不可或缺的一部分。經常看到一些鋰電池引起的各種安全事故,給人印象最深刻的莫過于鋰電池產生的爆炸、起火等現象,其實鋰電池的制作過程,及各材料的配比和電池的使用,都有可能引起鋰電池爆炸隱患。


1、鋰電池的使用:
a過(guo)充電:當電壓(ya)超過(guo)4.2V以上時,電解(jie)液(ye)分解(jie),產生(sheng)大(da)量氣(qi)體,電池內(nei)壓(ya)升高,過(guo)充負(fu)極表(biao)面析鋰(li),電灑(sa)爆炸。
b高溫(wen)環境:高溫(wen)環境使(shi)用電(dian)池脹(zhang)氣,電(dian)解液分解。
c保護系統失(shi)效外線路(lu)短(duan)路(lu):用戶在使用時,外線路(lu)短(duan)路(lu),造成電池(chi)爆炸。
d機械性的:刺穿碰撞造成電池(chi)短路爆炸。
2、刺穿同樣很危險。
相比(bi)(bi)短路(lu)及過充來說,將鋰(li)(li)電池刺穿同(tong)樣(yang)(yang)是一個(ge)非常(chang)不明智的(de)(de)做(zuo)法(fa)。如果鋰(li)(li)電池被任(ren)何硬物(wu)刺穿,其內(nei)部的(de)(de)鋰(li)(li)離(li)子會(hui)直接與(yu)空氣中的(de)(de)氧產(chan)生(sheng)化(hua)學反(fan)應,同(tong)樣(yang)(yang)會(hui)出現劇烈燃(ran)燒(shao)的(de)(de)現象。對于鋰(li)(li)電池本身或者(zhe)其他內(nei)部含(han)有鋰(li)(li)電池的(de)(de)電子產(chan)品來說,通常(chang)我們都(dou)會(hui)看(kan)到醒目(mu)的(de)(de)垃圾(ji)桶(tong)標志。如果隨意丟(diu)棄鋰(li)(li)電池不僅會(hui)造(zao)成環境的(de)(de)污染,而且在垃圾(ji)處理(li)過程(cheng)中也比(bi)(bi)較(jiao)容易發生(sheng)火災等情況。
3、避免高(gao)溫及(ji)火烤高(gao)溫或者火燒同(tong)樣(yang)會導致(zhi)鋰(li)電池(chi)的爆炸和燃(ran)燒的現象出現。
尤其(qi)在炎(yan)熱的(de)夏(xia)季或者長(chang)(chang)(chang)時間(jian)暴曬的(de)車(che)內,都會(hui)導致鋰(li)電(dian)池(chi)所處的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)度(du)高于其(qi)正常(chang)存放(fang)溫(wen)(wen)度(du)。所以在我(wo)們(men)使(shi)用內含(han)鋰(li)離子電(dian)池(chi)的(de)設備時,應該盡量(liang)避免在過(guo)高溫(wen)(wen)度(du)的(de)環(huan)境(jing)中長(chang)(chang)(chang)時間(jian)使(shi)用,雖(sui)然鋰(li)電(dian)池(chi)在直接使(shi)用火烤(kao)的(de)情況(kuang)下,產生爆炸(zha)和燃燒的(de)時間(jian)相對較(jiao)長(chang)(chang)(chang),不過(guo)仍然會(hui)出現(xian)其(qi)內部(bu)壓力(li)驟增(zeng)的(de)情況(kuang),也就是(shi)我(wo)們(men)常(chang)說的(de)鼓(gu)包。當我(wo)們(men)的(de)手機電(dian)池(chi)或者其(qi)他鋰(li)離子電(dian)池(chi)出現(xian)鼓(gu)包的(de)情況(kuang),應立即切斷電(dian)源并停止(zhi)使(shi)用,以防止(zhi)內部(bu)壓力(li)進一步增(zeng)加,并更(geng)換新電(dian)池(chi)。
3、鋰電池的設計
a正負極(ji)容量(liang)比:電池在(zai)使用的(de)過程中,在(zai)不同程度都會(hui)有(you)所破壞,那(nei)就(jiu)要求(qiu)負極(ji)的(de)嵌鋰空間至始(shi)至終(zhong)都要比正極(ji)的(de)脫(tuo)嵌的(de)鋰離子空間大。如在(zai)設計時,沒有(you)考慮負極(ji)余(yu)量(liang)的(de)大小,會(hui)造(zao)(zao)成析鋰,刺穿隔膜,造(zao)(zao)成短路。
b尺寸:電池(chi)的(de)隔(ge)膜收(shou)縮與極(ji)片(pian)(pian)的(de)寬度(du),當隔(ge)膜收(shou)縮過大,極(ji)片(pian)(pian)會引起短(duan)路。
c放(fang)電(dian)電(dian)流(liu):在設計時根據產品(pin)的(de)(de)使用放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)來設計極(ji)片的(de)(de)面(mian)密(mi)度(du)壓實極(ji)耳類型等。當面(mian)密(mi)度(du)過(guo)大(da),壓實過(guo)高,極(ji)耳截面(mian)較小時,大(da)電(dian)流(liu)放(fang)電(dian),會產生析鋰,產生大(da)量的(de)(de)熱造成電(dian)池爆炸。
d防(fang)爆(bao)結構:當電池內壓達到一定(ding)的(de)壓力時,進行排氣減壓的(de)功能防(fang)止(zhi)電池殼體(ti)爆(bao)炸。目前采用的(de)有刻痕防(fang)爆(bao),排氣閥部件。
e保(bao)護系統:對(dui)電池進行(xing)保(bao)護過充過放(fang)過流(liu)短路。
產生電池爆(bao)炸(zha)一般有以(yi)下幾種情(qing)況:
1.過充爆炸
保護線路(lu)失控或檢測(ce)柜失控使(shi)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)大于(yu)5V,造成電(dian)(dian)解液分(fen)解,電(dian)(dian)池內部發(fa)生劇烈反應,電(dian)(dian)池內壓(ya)迅速上升(sheng),電(dian)(dian)池爆炸。
2.過流爆炸
保護線路(lu)失(shi)控(kong)或檢(jian)測(ce)柜失(shi)控(kong)使充電電流過大(da)造成(cheng)鋰離子來不(bu)及嵌入,而(er)在(zai)極(ji)片表(biao)面形成(cheng)鋰金屬,穿(chuan)透隔(ge)膜(mo),正負極(ji)直接(jie)短路(lu)造成(cheng)爆炸(zha)(很少發生)。
3.超(chao)聲波(bo)焊塑料外殼(ke)時爆(bao)炸(zha)
超聲(sheng)波焊塑料外殼時,由(you)于(yu)設備(bei)原(yuan)因使其超聲(sheng)波能量轉移至電池芯上,超聲(sheng)波能量很(hen)大使電池內部(bu)隔膜熔化,正負極直(zhi)接短路,產(chan)生爆(bao)炸。
4.點焊時爆炸
點焊時電流(liu)過(guo)大(da)造成內部嚴重(zhong)短路(lu)產(chan)生爆炸,另外,點焊時正(zheng)極連接片直(zhi)接與負極相(xiang)聯(lian),使正(zheng)負極直(zhi)接短路(lu)后爆炸。
5.過放爆炸
電(dian)池過放電(dian)或過流放電(dian)(3C以(yi)上(shang))容易(yi)使(shi)負極銅箔溶解沉積到隔膜(mo)上(shang)使(shi)正負極直接短路產(chan)生(sheng)(sheng)爆炸(zha)(很(hen)少發生(sheng)(sheng))。
6.振動跌落時爆炸
電芯在劇烈振動或跌落時造(zao)成的電芯內部極(ji)片錯位,直接嚴重(zhong)短路而爆炸(很少發生(sheng))。
鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池芯(xin)過(guo)(guo)充(chong)到電(dian)(dian)(dian)壓(ya)高于(yu)4.2V后(hou),會開始產生(sheng)副作用。過(guo)(guo)充(chong)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)愈(yu)高,危險性也跟著愈(yu)高。鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)芯(xin)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)高于(yu)4.2V后(hou),正極材(cai)料內剩(sheng)下(xia)的(de)鋰(li)(li)(li)原子數量(liang)不到一半,此時儲存格常會垮掉,讓電(dian)(dian)(dian)池容量(liang)產生(sheng)永久性的(de)下(xia)降。如果繼(ji)續充(chong)電(dian)(dian)(dian),由(you)于(yu)負極的(de)儲存格已(yi)經裝滿了鋰(li)(li)(li)原子,后(hou)續的(de)鋰(li)(li)(li)金屬會堆積于(yu)負極材(cai)料表(biao)面。這(zhe)些鋰(li)(li)(li)原子會由(you)負極表(biao)面往鋰(li)(li)(li)離子來的(de)方(fang)向長(chang)出樹枝狀(zhuang)結晶。這(zhe)些鋰(li)(li)(li)金屬結晶會穿過(guo)(guo)隔(ge)膜紙,使(shi)正負極短路。有時在短路發生(sheng)前(qian)電(dian)(dian)(dian)池就(jiu)先爆炸,這(zhe)是因為在過(guo)(guo)充(chong)過(guo)(guo)程,電(dian)(dian)(dian)解液等材(cai)料會裂解產生(sheng)氣體,使(shi)得電(dian)(dian)(dian)池外殼或(huo)壓(ya)力閥鼓漲破(po)裂,讓氧氣進(jin)去與堆積在負極表(biao)面的(de)鋰(li)(li)(li)原子反應,進(jin)而(er)爆炸。
4、保護電路失效或缺失。保護電路的功用是防止電池過充電、過放電以及超大電流對電芯造成破壞。在過充電狀態下,電池內部會形成大電流、高溫,嚴重時會導致電池漏液、電池內部形成并積蓄氣體,從而引發電池爆炸或燃燒。
保護電(dian)(dian)路(lu)(lu)的工作(zuo)原(yuan)理是,當(dang)(dang)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓(ya)上(shang)升至設定數值(zhi)(zhi)時,停(ting)止充電(dian)(dian);當(dang)(dang)電(dian)(dian)池處于放(fang)電(dian)(dian)狀態時,電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓(ya)下(xia)降至設定數值(zhi)(zhi)時,停(ting)止向負(fu)載供(gong)電(dian)(dian);當(dang)(dang)負(fu)載上(shang)有較大電(dian)(dian)流(liu)流(liu)過時,停(ting)止向負(fu)載放(fang)電(dian)(dian)。保護電(dian)(dian)路(lu)(lu)是基于大約(yue)數十個(ge)個(ge)電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容,開(kai)關(guan)MOS管等(deng)電(dian)(dian)子元器(qi)(qi)件組成的電(dian)(dian)路(lu)(lu),各個(ge)元器(qi)(qi)件都存(cun)在失效的可能性(xing)。目前,市場(chang)上(shang)普遍存(cun)在小作(zuo)坊式的生產制(zhi)造商,有些制(zhi)造商所(suo)生產的鋰離子電(dian)(dian)池直接(jie)缺失保護電(dian)(dian)路(lu)(lu)。
5、來自制造企業的風險。目前市場上銷售的各類民用家電類鋰電池,質量品質良莠不齊,生產企業應通過具備權威第三方認證機構出具的安全認證證書的鋰電池,其安全性才有可靠的保證。此類具備安全認證的鋰電池,一般情況只會在極端環境條件下發生爆炸或燃燒。例如,按《鋰離子蓄電池總規范》
(QB/T2502-2000),鋰離子電池按標準充滿電后(hou),中央(yang)與電極面垂直方向被穿透,放(fang)置6小時以上,不爆炸、不燃燒。

 




