鉅大LARGE | 點擊量:298次 | 2023年06月28日
導致鋰離子電池爆炸原因是什么
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,充電時所出現(xiàn)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(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)部出現(xiàn)短路。
電芯急劇放電,出現(xiàn)大量的熱,燒壞隔膜,而造成更大的短路現(xiàn)象,高溫會使電解液分解成氣體,負極碳和隔膜紙燃燒,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。
電池水份含量過高
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%
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。
內(nèi)部短路
由于內(nèi)部出現(xiàn)短路現(xiàn)象,電芯大電流放電,出現(xiàn)大量的熱,燒壞隔膜,而造成更大的短路現(xiàn)象,這樣電芯就會出現(xiàn)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。
上部膠
激光焊時,熱量經(jīng)殼體傳導到正極耳上,使正極耳溫度高,假如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(nèi)部短路,而形成爆炸。
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,假如高溫膠紙未貼好,負極耳上的熱量就會燒壞隔膜,造成內(nèi)部短路,形成爆炸。
振動跌落時爆炸
電芯在劇烈振動或跌落時造成的電芯內(nèi)部極片錯位,直接嚴重短路而爆炸(很少發(fā)生)。
鋰離子電池芯過充到電壓高于4.2V后,會開始出現(xiàn)副用途。過充電壓愈高,危險性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后,正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半,此時儲存格常會垮掉,讓電池容量出現(xiàn)永久性的下降。假如繼續(xù)充電,由于負極的儲存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰金屬會堆積于負極材料表面。這些鋰原子會由負極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。
這些鋰金屬結晶會穿過隔膜紙,使正負極短路。有時在短路發(fā)生前電池就先爆炸,這是因為在過充過程,電解液等材料會裂解出現(xiàn)氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂,讓氧氣進去與堆積在負極表面的鋰原子反應,進而爆炸。
因此,鋰離子電池充電時,一定要設定電壓上限,才可以同時兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為4.2V。鋰電芯放電時也要有電壓下限。當電芯電壓低于2.4V時,部分材料會開始被破壞。又由于電池會自放電,放愈久電壓會愈低,因此,放電時最好不要放到2.4V才停止。鋰離子電池從3.0V放電到2.4V這段期間,所釋放的能量只占電池容量的3%左右。因此,3.0V是一個理想的放電截止電壓。充放電時,除了電壓的限制,電流的限制也有其必要。電流過大時,鋰離子來不及進入儲存格,會聚集于材料表面。
這些鋰離子獲得電子后,會在材料表面出現(xiàn)鋰原子結晶,這與過充相同,會造成危險性。萬一電池外殼破裂,就會爆炸。因此,對鋰離子電池的保護,至少要包含:充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項。一般鋰離子電池組內(nèi),除了鋰離子電池芯外,都會有一片保護板,這片保護板重要就是供應這三項保護。但是,保護板的這三項保護顯然是不夠的,全球鋰離子電池爆炸事件還是頻傳。
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