鉅大LARGE | 點擊量：238次 | 2024年01月11日
你不可不知的鋰離子電池安全知識!
鋰電池作是未來新能源發展的方向之一，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，引發爆炸。
鋰電池結構圖
那么哪些原因會引發鋰電池爆炸呢？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。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。內部短路的工位：
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。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。
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后，“枝晶”會長大，最后會刺穿隔膜紙，使內部產生短路。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環境和工藝外，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也是確保鋰電池安全的關鍵因素。
1.安全設計
①鋰電池內部采用開關原件。在電池內部溫度上升時，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。在電池內壓上升到一定程度后出氣孔自動打開，保持內壓的平衡，防止電池炸裂的情況出現。
2、材料安全
①優化電解質體系。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，容易分解產生氣體，造成電池氣脹、破裂或爆炸。同時，充電狀態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下容易發生結構坍塌，并產生顯著的熱效應，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，而現有的離子液體要么電化學窗口不夠寬，要么相對分子質量和黏度太大，尚不能完全替代有機溶劑。因此，發展低溶劑或無溶劑的聚合物電解質、無機有機復合電解質或無機固體電解質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存在，前者會使電池內短路，后者會加速電解液分解或與空氣接觸發生燃燒。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選擇適當材質的正負極隔板材質
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，停止內部的充放電反應。
④選用合格的膠黏劑
粘結劑不合格，產生掉粉，形成毛刺造成隔膜穿刺，內部短路，最后導致鋰電池爆炸。
3、使用細節：
正規的鋰電池品牌已經擁有十分成熟商業技術，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。深度充放電次數在其他環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束。而長時間使用壽命結束的鋰電池則極易造成電池鼓脹等情況，從而引發爆炸。
②充電過程中不宜過充或過放。我們經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生嚴重損傷和破壞，嚴重的就會引發爆炸等極端情況，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”，這類電池可能經過維修，不如原裝電池可靠。
⑤不要將電池置于極端環境。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定的環境中，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境，增加了安全隱患。
