鋰電池為什么爆炸?
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(yin)患,下(xia)面(mian)從(cong):電池制造材料(liao)、電池設和電池計使(shi)用這三方面(mian)來(lai)進(jin)行分(fen)析爆炸的原因。

1、鋰電(dian)池制造(zao)材(cai)料:
a正極材料:
其一從材料本身安全性來說,熱穩定(ding)性LiNiO2<LiNi0.8Co0.202<LiCoO2<LiMn204<LiFePO4 <LiNi3/8Co1/4Mn3/802當溫度(du)升高到一定(ding)值后,材料分解(jie),產(chan)生大量的熱;
其二(er)從正(zheng)極標(biao)的(de)理論容量與(yu)實(shi)際發揮的(de)容量來看,沒有脫嵌的(de)鋰離子越多,過(guo)充(chong)時,產生枝晶的(de)可能(neng)性(xing)就(jiu)越大,刺穿隔膜引(yin)起短路(lu)。理論值與(yu)實(shi)際值相差越小,安全性(xing)就(jiu)越高(gao),鉆酸鋰270-140<錳酸鋰148-110<磷酸鐵鋰170-130,且鐵鋰的(de)電壓(ya)只有3.2V,安全性(xing)最(zui)高(gao)。熱分解溫度:鉆:錳:鐵鋰=180:200:220
b鋰電池隔膜:隔膜熱閉孔(kong)性(xing)對(dui)電池的(de)(de)安全有很(hen)大(da)(da)的(de)(de)影響,當溫度(du)超過120-135度(du),如隔膜沒有閉孔(kong),電池繼(ji)續升(sheng)溫,內壓(ya)升(sheng)高到極限,電池就(jiu)(jiu)會(hui)爆炸(zha)。如溫度(du)過高,隔膜會(hui)熔化(hua),從而引起電池大(da)(da)面積(ji)的(de)(de)短(duan)路,這就(jiu)(jiu)要求隔膜要有很(hen)高的(de)(de)熔點。
c鋰電池電解液:電解液在(zai)電(dian)池內即起到導電(dian)作用,同時(shi)又要(yao)能起到保(bao)護作用,當充電(dian)電(dian)壓到一定值(zhi)時(shi),形成(cheng)絡(luo)合物,在(zai)電(dian)池內部(bu)形成(cheng)大面(mian)積的(de)斷路,使正(zheng)負極通(tong)過電(dian)流減小,電(dian)池溫度降低。
d極耳(er)(er)(鋁(lv)鎳帶):在(zai)設計時(shi)(shi),可能大(da)家都沒有(you)太多的(de)去考慮這一因素,其實極耳(er)(er)是連(lian)接電池內外的(de)橋梁,當(dang)短路時(shi)(shi),會承受很大(da)的(de)電流(liu),其通過(guo)的(de)電流(liu)密度(du)當(dang)超過(guo)極耳(er)(er)最大(da)電流(liu)密度(du)時(shi)(shi),會產生大(da)量的(de)熱,致電池內部溫(wen)度(du)升高,內壓(ya)增大(da)。
e殼(ke)(ke)體:鋼(gang)殼(ke)(ke)鋁殼(ke)(ke)軟包,材(cai)料(liao)儲高壓能力比較(jiao):鋼(gang)殼(ke)(ke)<鋁殼(ke)(ke)<軟包,選用軟包鋁塑膜最(zui)為安全,這與它的封(feng)邊有一(yi)定的關(guan)系,當壓力超過最(zui)大內壓值時,封(feng)口處破裂,氣(qi)體排出,電池(chi)一(yi)般不會爆炸。
2、鋰電池的設計
a正(zheng)負極容量比:電池在(zai)使(shi)用的(de)(de)過程中,在(zai)不同(tong)程度都(dou)會(hui)有(you)所破壞,那就要(yao)求負極的(de)(de)嵌(qian)鋰(li)空間至始至終都(dou)要(yao)比正(zheng)極的(de)(de)脫嵌(qian)的(de)(de)鋰(li)離(li)子空間大。如在(zai)設計時,沒有(you)考慮負極余量的(de)(de)大小,會(hui)造成析鋰(li),刺穿隔膜(mo),造成短路。
b尺寸:電池(chi)的隔膜收(shou)縮(suo)與極(ji)片(pian)的寬度(du),當隔膜收(shou)縮(suo)過(guo)大,極(ji)片(pian)會引起(qi)短(duan)路。
c放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流:在設(she)(she)計(ji)時(shi)根據(ju)產(chan)品的(de)使用(yong)放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流來設(she)(she)計(ji)極片的(de)面(mian)密度(du)壓(ya)實極耳(er)(er)類型等。當面(mian)密度(du)過大(da),壓(ya)實過高,極耳(er)(er)截面(mian)較小時(shi),大(da)電(dian)(dian)流放電(dian)(dian),會產(chan)生(sheng)析鋰,產(chan)生(sheng)大(da)量的(de)熱造成(cheng)電(dian)(dian)池爆炸。
d防爆結(jie)構(gou):當電(dian)池內(nei)壓達到一定的壓力時,進行排氣(qi)減壓的功(gong)能防止電(dian)池殼體爆炸。目前(qian)采用的有(you)刻痕防爆,排氣(qi)閥(fa)部件。
e保護系統:對電池進(jin)行保護過充過放過流(liu)短(duan)路。
3、鋰電池的使用:
a過充電(dian):當(dang)電(dian)壓超過4.2V以上(shang)時,電(dian)解(jie)液分解(jie),產生大(da)量氣體(ti),電(dian)池內壓升高,過充負極表面析鋰(li),電(dian)灑爆炸。
b高(gao)溫環境(jing):高(gao)溫環境(jing)使用電池脹氣,電解液(ye)分解。
c保護系統(tong)失效外線路(lu)短路(lu):用(yong)戶在使用(yong)時,外線路(lu)短路(lu),造成電池爆炸。
d機械性的:刺穿碰撞(zhuang)造(zao)成電池短(duan)路爆(bao)炸。
4、保(bao)護電路失效(xiao)或缺(que)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(hu)電(dian)(dian)路的工作(zuo)原理是,當電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓(ya)上(shang)升至設(she)定數值(zhi)時(shi),停止充電(dian)(dian);當電(dian)(dian)池(chi)處(chu)于放(fang)電(dian)(dian)狀態(tai)時(shi),電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓(ya)下降(jiang)至設(she)定數值(zhi)時(shi),停止向(xiang)(xiang)負載(zai)供電(dian)(dian);當負載(zai)上(shang)有(you)較大電(dian)(dian)流流過時(shi),停止向(xiang)(xiang)負載(zai)放(fang)電(dian)(dian)。保護(hu)電(dian)(dian)路是基于大約數十個(ge)(ge)個(ge)(ge)電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容,開關(guan)MOS管等電(dian)(dian)子元器件組(zu)成的電(dian)(dian)路,各個(ge)(ge)元器件都存在(zai)失效的可能性。目前,市(shi)場上(shang)普遍存在(zai)小作(zuo)坊式的生(sheng)產(chan)制(zhi)(zhi)造商(shang)(shang),有(you)些制(zhi)(zhi)造商(shang)(shang)所生(sheng)產(chan)的鋰(li)離子電(dian)(dian)池(chi)直接(jie)缺失保護(hu)電(dian)(dian)路。
5、來自制造(zao)企業(ye)的風險(xian)
目前(qian)市場上(shang)銷(xiao)售的(de)各類民用家電(dian)(dian)(dian)類鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi),質量品質良莠不齊,生(sheng)產企業應通過具備權(quan)威第三方(fang)認(ren)證(zheng)機構出(chu)具的(de)安全認(ren)證(zheng)證(zheng)書的(de)鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi),其安全性才有可靠的(de)保證(zheng)。此類具備安全認(ren)證(zheng)的(de)鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi),一般(ban)情(qing)況只會在極端環境條(tiao)件下發生(sheng)爆炸(zha)或燃(ran)燒。例(li)如(ru),按《鋰(li)(li)離子蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)總規范》(QB/T2502-2000),鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)按標準(zhun)充滿電(dian)(dian)(dian)后(hou),中央與電(dian)(dian)(dian)極面(mian)垂直(zhi)方(fang)向被穿透,放置(zhi)6小時以上(shang),不爆炸(zha)、不燃(ran)燒。
