深度解讀：鋰電池爆炸原理分析

來源：未知  日期：2018-08-06 09:59  瀏覽量：次

　　鋰電池具有能量密度高、循環性能穩定、綠色環保、使用壽命長等優點，在生活領域應用不斷擴大，主要源于智能手機、儲能領域、電動自行車和新能源汽車的廣泛使用，這些年來關于如何使用鋰電池的小貼士，爆炸等新聞不斷，但其中經常包含很多誤導性信息。下文存能電氣小編就來和大家詳細解讀一下鋰電池爆炸原因分析。

　　鋰電池爆炸的原因類別：負極容量不足，水份含量過高，內部短路，保護線路老化失效，過充，過放，外部短路，外部擠壓和暴力碰撞。

　　1、內部短路

　　由于內部產生短路現象，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。

　　激光焊時，熱量經殼體傳導到正極耳上，使正極耳溫度高，如果上部膠紙沒有隔開正極耳及隔膜，熱的正極耳就會使隔膜紙燒壞或收縮，造成內部短路，而形成爆炸。

　　2、高溫膠紙包住負極耳

　　客戶在負極耳點焊時，熱量傳導到負極耳上，如果高溫膠紙未貼好，負極耳上的熱量就會燒壞隔膜，造成內部短路，形成爆炸。

　　3、貼底部膠未完全包住底部

　　客戶在底部鋁鎳復合帶處點焊時，會在底部殼壁產生大量的熱，傳導極芯的底部，如果高溫膠紙未完全包住隔膜，會燒壞隔膜，造成內部短路，形成爆炸。

　　4、水份含量過高

　　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。

　　5、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電池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后，“枝晶”會長大，最后會刺穿隔膜紙，使內部產生短路。當電芯的外殼無法承受這個壓力時，電芯就會爆炸。

　　6、電芯長期過充

　　電芯長期過充：長時間充電狀態下，過充、過電流也會導致高溫高壓，發生隱患。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生大量的電流，發生自燃或爆炸情況。

　　7、外部短路

　　外部短路可能由于操作不當，或誤使用所造成，由于外部短路，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。

　　8、熱失控

　　鋰電池之所以會有爆炸的危險，是由于在電池內部的反應中一個叫“熱失控”的過程。“熱失控”是一個能量正反饋循環過程：升高的溫度會導致系統變熱，系統變熱升高溫度，這反過來又讓系統變得更熱。環境溫度過高，經常過充，都會引起鋰離子電池出現熱失控，最終可能產生起火或者爆炸。

　　如何防止鋰電池爆炸?

　　①使用固態電解質，開發固態鋰電池，但是其成本較高。此外，還有就是使用新的能量供給方式，例如利用人體動能給電子設備提供能量，目前這個方案還處于實驗室階段。

　?、诹硗庖粋€很直接的方案就是在現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，這樣會相應地降低電解液的離子導電性，顯著影響鋰電池的電化學性能和能量密度。

　　③研究人員，制造了一種新型“智能”靜電紡絲分離器，它具有熱量觸發機制，內部含有阻燃劑，可用于防止鋰離子電池燃燒。在這種結構中，阻燃劑包裝在聚合物保護殼的內部，以防阻燃劑直接溶解到電解液中，從而給電池性能造成負面影響。當鋰電池內部的熱量過高時，聚合物保護殼會因為高溫而發生溶解，釋放出阻燃劑，從而有效抑制高度易燃的電解液發生燃燒。

　　總結：所有企業必須加強控制，安全性為各項性能中最重要的。當與其它要求沖突時，優先滿足安全性，這是首當其沖的。但是大家放心，隨著材料技術的進步和人們對鋰電池設計、制造、檢測和使用諸方面要求的認識不斷加深，未來的鋰離子電池會變得更安全。