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怎么設計安全鋰電池的內部結構？

鉅大LARGE  |  點擊量：876次  |  2019年09月20日  

因引起手機爆炸的恐慌心理總是讓人們在事情過去后還心有余悸，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問題：鋰電池的爆炸是不可避免的的嗎？



手機、筆記本等所用的是，所謂鋰離子電池就是靠鋰離子在正負極間的運動來實現(xiàn)電量供應和釋放的裝置，它要求鋰離子在正負極間進行穿梭運動時不能附加其它影響因素，即干凈地運動。從理論上來說，這種設計是完全可以實現(xiàn)的，但在實踐過程中，由于鋰離子電池是敏感性極強的產品，任何一點異常的情況都可能導致電池出現(xiàn)問題。


所有的鋰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，它們是通過鋰電池內部結構而形成電池短路的，所謂內因決定外因的意思，鋰電池結構本身是一個工藝制造過程，而工藝制造過程是難以100%避免瑕疵存在的。


鋰離子逗留的正負極應該潔凈，穿梭其間的電解液、隔膜也應無雜質，但在制造過程中，電解液與隔膜難以完全避免沾著金屬粉塵、銅箔或者鋁箔等碎片。當人們使用不當(過充、過放、過流)或者把鋰電池置于極端環(huán)境(過高溫度)下，鋰電池就會過熱，碎片在常溫下的安靜狀態(tài)被打破，從而會在一個較熱的電解液空間中進行熱運動。下一步，如果碎片接近了隔膜，熱的碎片將影響隔膜的隔離作用，也就造成短路。


可見，短路是由于兩個原因引起的：一是電池體內有雜質，二是雜質會運動，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，短路會迸發(fā)火花，而電解液是易燃液體，火花在一個密閉的空間中就會引發(fā)電池的燃燒和爆炸，這一點很容易理解。因此，現(xiàn)在有一種以膠體電解質代替液體電解質，可以降低短路的概率。但也不能完全避免。


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


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