鉅大LARGE | 點擊量：2984次 | 2021年04月22日
你不可不知的鋰電池安全知識！
鋰電池作是未來新能源發(fā)展的方向之一，目前以手機為代表的各類消費電子、移動電源、新能源汽車都采用了鋰電池裝置。因此，鋰電池安全問題是消費者最關(guān)注的問題之一。
在鋰離子電池中，帶有最大的危險的不是兩個電極，而是中間的有機電解質(zhì)溶劑，以易燃的醚類最多。當電池因為任何原因短路時，電池內(nèi)能量會在短時間以熱的形式釋放出來，點燃這些做為溶劑的醚類，引發(fā)爆炸。
鋰電池結(jié)構(gòu)圖
那么哪些原因會引發(fā)鋰電池爆炸呢？鋰電池爆炸主要有以下六大原因，這些原因與鋰電池的生產(chǎn)過程、電極材料及電解液等用材、以及個人使用方法都有著緊密的聯(lián)系。
以下是引起鋰電池爆炸的六大原因：
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%
一
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(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。外部短路可能的工位：
1、上電芯未對好，造成正負極接觸；
2、電芯在周轉(zhuǎn)過程中打火；
3、用戶在使用時正負極短路；
4、保護線路板失效。
二
內(nèi)部短路
由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)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。內(nèi)部短路的工位：
1、正負裁大片毛刺；
2、正負極分小片掉料；
3、正負極分小片毛刺；
4、負極鉚焊未拍平，有毛刺；
5、卷繞不齊；
6、隔膜紙有砂眼；
7、壓扁時壓力太大；
8、組裝短路電芯未檢出；
9、組裝微短路電芯下流；
10、激光焊短路電芯未檢出；
11、烘烤時溫度太高烘壞隔膜；
12、上部膠位置不對；
13、高溫膠紙包住負極耳；
14、貼底部膠未完全包住底部。
三
過充
電芯過充電時，正極的鋰過度放出會使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)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(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。過充可能的工位：
1、預充時電流設置過大；
2、預充柜個別點電流過大；
3、電芯容量不足；
4、檢測時電流設置過大；
5、檢測時個別點電壓偏大；
6、用戶使用時充電器電壓偏大。
四
過放
五
水份含量過高
水份可以和電芯中的電解液反應，生產(chǎn)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(nèi)部壓力增大，當電芯的外殼無法承受時，電芯就會爆炸。
六
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(chǎn)生的部分或全部的鋰就無法插入負極石墨的間層結(jié)構(gòu)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(jīng)過幾十至上百次的循環(huán)充放電后，“枝晶”會長大，最后會刺穿隔膜紙，使內(nèi)部產(chǎn)生短路。負極容量不足的工位：
1、正極來料容量偏高；
2、負極來料容量偏低；
3、正負極攪拌不均；
4、正極敷料量偏大；
5、正極涂布不均；
6、正極頭尾部堆料；
7、負極涂布不均；
9、負極暗痕；
10、負極劃痕；
11、負極凹點；
12、負極露箔；
13、負極顆粒；
14、負極壓片時壓死；
15、正負極分檔配對錯誤；
16、負極包不住正極；
如何使鋰離子電池更安全？
為了避免鋰離子電池過熱，甚至爆炸，除了確保安全的生產(chǎn)環(huán)境和工藝外，鋰電池的安全設計、鋰電池的材料安全以及鋰電池的使用細節(jié)也是確保鋰電池安全的關(guān)鍵因素。
1.安全設計
①鋰電池內(nèi)部采用開關(guān)原件。在電池內(nèi)部溫度上升時，阻值隨之上升，溫度過高后停止放電，防止過度放電的情況。
②設置電池出氣孔。在電池內(nèi)壓上升到一定程度后出氣孔自動打開，保持內(nèi)壓的平衡，防止電池炸裂的情況出現(xiàn)。
2、材料安全
①優(yōu)化電解質(zhì)體系。目前電解液主要為有機溶劑，難以承受4.5伏以上的高電壓，容易分解產(chǎn)生氣體，造成電池氣脹、破裂或爆炸。同時，充電狀態(tài)下的正負極材料本身也很活潑，如鈷酸鋰之類的正極材料在過充電或受熱狀態(tài)下容易發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌，并產(chǎn)生顯著的熱效應，而含有機溶劑的鋰化石墨負極在接觸空氣時也容易燃燒。
極性有機溶劑電解液難以保障動力鋰離子電池的安全性，而現(xiàn)有的離子液體要么電化學窗口不夠?qū)?，要么相對分子質(zhì)量和黏度太大，尚不能完全替代有機溶劑。因此，發(fā)展低溶劑或無溶劑的聚合物電解質(zhì)、無機有機復合電解質(zhì)或無機固體電解質(zhì)是提高電池安全性的根本舉措。
②提高負極嵌鋰電位
目前使用的鋰離子電池主要以石墨基材料作為負極，其嵌鋰電位接近金屬鋰的析出電位，在快速充電時容易造成金屬鋰析出，常以鋰枝晶或鋰粉末狀態(tài)存在，前者會使電池內(nèi)短路，后者會加速電解液分解或與空氣接觸發(fā)生燃燒。提高負極的嵌鋰電位能有效改善電池的安全性和循環(huán)使用壽命。
與石墨基負極材料相比，能提高電極電位的材料有硬碳、硅、錫、鈦酸鋰等。
③選擇適當材質(zhì)的正負極隔板材質(zhì)
在溫度上升一定程度后，正負極隔板材料自動溶解，防止鋰離子通過，停止內(nèi)部的充放電反應。
④選用合格的膠黏劑
粘結(jié)劑不合格，產(chǎn)生掉粉，形成毛刺造成隔膜穿刺，內(nèi)部短路，最后導致鋰電池爆炸。
3、使用細節(jié)：
正規(guī)的鋰電池品牌已經(jīng)擁有十分成熟商業(yè)技術(shù)，足以保證電池在一般情況下使用的安全性，并進行過實際測試，所以只要我們善于使用我們的電池，并不會對我們產(chǎn)生太大的安全隱患。以下是安全使用鋰電池的一些建議：
①不宜頻繁深度充放電。深度充放電次數(shù)在其他環(huán)境情況恒定的情況下和電池壽命是成正比的，多次充放電會導致電池壽命過早結(jié)束。而長時間使用壽命結(jié)束的鋰電池則極易造成電池鼓脹等情況，從而引發(fā)爆炸。
②充電過程中不宜過充或過放。我們經(jīng)常喜歡在設備的電量充滿后再充一會兒電，讓自己的設備能抗的時間更長一些。長期的過充和過放情況都會對鋰電池性能產(chǎn)生嚴重損傷和破壞，嚴重的就會引發(fā)爆炸等極端情況，所以電池的電充滿了就好。
③使用原裝充電器。充電時間是鋰電池爆炸事件的高發(fā)期。原裝充電器比兼容充電器更能保證電池安全。
④使用可靠的電池。盡量購買原裝電池或市面知名品牌電池，不要為省錢而購買“二手貨”或“水貨”，這類電池可能經(jīng)過維修，不如原裝電池可靠。
⑤不要將電池置于極端環(huán)境。高溫、碰撞等都是電池爆炸的重要誘因，盡量讓電池處在一個穩(wěn)定的環(huán)境中，遠離高溫的地方。
⑥不要嘗試改裝電池。手機是一種精密的通訊設備，在設計時，廠商會對其安全性進行嚴格的考證。改裝后，電池可能處在之前未被考慮到的環(huán)境，增加了安全隱患。
