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鋰電池引起爆炸的原因是什麼?

日常生活中,鋰電池幾乎隨處可見,大到電動汽車,小到電腦主板電池,到一些由於鋰電池而引起的各種安全事故,給人印象最深刻的莫過於鋰電池產生的爆炸、起火等現象。電池內部的設計還是存在一點缺陷的,當電池在充滿電狀態下,在存在缺陷處,電池溫度上升、能量過剩,於是電解液分解產生氣體,電池內壓急劇上升而發生自燃或爆炸。在這種情況下,我們能做的選擇較好的電芯,如聚合物鋰電池。智能手機、筆記本、充電寶以及類似的電子產品設備,出現的問題源於充電器或者鋰電池。

 

鋰電池爆炸


現在可充電電池在狹小的空間內存儲了大量電能。在電池按預想的模式運行時候,以受控的方式緩慢輸出電力,如果某個原因導致電力迅速釋放(比如說人為的短路),就會存在爆炸或者起火的風險。我曾經看到電池起過幾次火,有些是故意的(做鋰電池機械性能就會故意破壞),有些是意料之外的。

鋰電池爆容易爆炸嗎?真正引起爆炸的原因是什麼?

作為鋰電池行業從業者,我認為有很多原因導致電池起火或者爆炸:

1、設計時正極過量,或者塗佈不均,運輸過程中振動導致極片錯位,充電時有鋰枝晶出現。

2、運輸過程中振動導致極片錯位,導致電極膨脹時通過殼體或連接片發生短路。

3、毛刺和粉塵,振動和膨脹造成隔膜短路。

4、隔膜不良。

5、點焊鎳帶時電流過大,將內部外層隔膜損傷或增加金屬粉塵。

6、運輸過程電壓和溫度造成SEI層的不穩定。

7、充電過充。電芯過充電時,正極的鋰過度放出會使正極的結構發生變化,而放出的鋰過多也容易無法插入負極中,也容易造成負極表面析鋰,而且,當電壓達到4.5V以上時,電解液會分解生產大量的氣體

8、水分過高。水份可以和電芯中的電解液反應,生產氣體,充電時,可以​​和生成的鋰反應,生成氧化鋰,使電芯的容量損失,易使電芯過充而生成氣體,水份的分解電壓較低,充電時很容易分解生成氣體,當這一系列生成的氣體會使電芯的內部壓力增大,當電芯的外殼無法承受時,電芯就會爆炸。

9、負極容量不足。當正極部位對面的負極部位容量不足,或是根本沒有容量時,充電時所產生的部分或全部的鋰就無法插入負極石墨的間層結構中,會析在負極的表面,形成突起狀“枝晶”,而下一次充電時,這個突起部分更容易造成鋰的析出,經過幾十至上百次的循環充放電後,“枝晶”會長大,最後會刺穿隔膜紙,使內部產生短路。

10、內部短路。由於內部產生短路現象,電芯大電流放電,產生大量的熱,燒壞隔膜,而造成更大的短路現象,這樣電芯就會產生高溫,使電解液分解成氣體,造成內部壓力過大,當電芯的外殼無法承受這個壓力時,電芯就會爆炸。

11、外部短路。外部短路可能由於操作不當,或誤使用所造成,由於外部短路,電池放電電流很大,會使電芯的發熱,高溫會使電芯內部的隔膜收縮或完全壞壞,造成內部短路,因而爆炸。

以上這些都是會造成鋰電池包自燃的原因,當然影響鋰電池出現安全問題的因素眾多,比如使用劣質電芯,pack工藝不規範,用戶使用不當等都會造成一定安全問題,但是我們也要清醒認識到,鋰電池自燃畢竟只是極小概率事件,我們不能一棒子打死一群人,還是要從多方面考慮,盡量減少造成鋰電問題的外部因素,希望有關從業者提高技術和檢測能力。用戶在使用過程中也要有所注意。



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