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安全的鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:515次  |  2022年08月31日  

鋰離子電池引起手機(jī)爆炸的恐慌心理總是讓人們?cè)谑虑檫^去后還心有余悸,包括戴爾、蘋果這樣的全球品牌也有過類似的尷尬情況。這使人們不得不考慮一個(gè)問題:鋰離子電池的爆炸是不可戒備的的嗎?


手機(jī)、筆記本等所用的是鋰離子電池,所謂鋰離子電池就是靠鋰離子在正負(fù)極間的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電量供響應(yīng)釋放的裝置,它要求鋰離子在正負(fù)極間進(jìn)行穿梭運(yùn)動(dòng)時(shí)不能附加其它影響因素,即干凈地運(yùn)動(dòng)。從理論上來說,這種設(shè)計(jì)是完全可以實(shí)現(xiàn)的,但在踐行過程中,由于鋰離子電池是敏感性極強(qiáng)的產(chǎn)品,任何一點(diǎn)異常的情況都可能導(dǎo)致電池出現(xiàn)問題。


所有的鋰離子電池爆炸都是由短路引起的,引起短路的現(xiàn)象有過充、過放、過流、過熱,它們是通過鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)而形成電池短路的,所謂內(nèi)因決定外因的意思,鋰離子電池結(jié)構(gòu)本身是一個(gè)工藝制造過程,而工藝制造過程是難以100%戒備瑕疵存在的。


鋰離子逗留的正負(fù)極應(yīng)當(dāng)潔凈,穿梭其間的電解液、隔膜也應(yīng)無雜質(zhì),但在制造過程中,電解液與隔膜難以完全戒備沾著金屬粉塵、銅箔或者鋁箔等碎片。當(dāng)人們使用不當(dāng)(過充、過放、過流)或者把鋰離子電池置于極端環(huán)境(過高溫度)下,鋰離子電池就會(huì)過熱,碎片在常溫下的靜謐狀態(tài)被打破,從而會(huì)在一個(gè)較熱的電解液空間中進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)。下一步,倘若碎片接近了隔膜,熱的碎片將影響隔膜的隔離用途,也就造成短路。


可見,短路是由于兩個(gè)原由引起的:一是電池體內(nèi)有雜質(zhì),二是雜質(zhì)會(huì)運(yùn)動(dòng),二者的中介是發(fā)熱,因此,短路必然有發(fā)熱伴隨,而發(fā)熱并不必然短路。第三步,短路會(huì)迸發(fā)火花,而電解液是易燃液體,火花在一個(gè)密閉的空間中就會(huì)引發(fā)電池的燃燒和爆炸,這一點(diǎn)很容易理解。因此,今朝有一種聚合物鋰離子電池以膠體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì),可以降低短路的概率。但也不能完全戒備。

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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%

一旦電池發(fā)生短路,視電池結(jié)構(gòu)和溫度高低程度的不同,一般來說,電池體會(huì)出現(xiàn)漏液、燃燒和爆炸三種情況,而燃燒引發(fā)的安全問題最為嚴(yán)重。

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