鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3638次 | 2021年05月12日
深度解讀:鋰電池爆炸原理分析
鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)性能穩(wěn)定、綠色環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在生活領(lǐng)域應(yīng)用不斷擴(kuò)大,重要源于智能手機(jī)、儲(chǔ)能領(lǐng)域、電動(dòng)自行車和新能源汽車的廣泛使用,這些年來(lái)有關(guān)如何使用鋰離子電池的小貼士,爆炸等新聞不斷,但其中經(jīng)常包含很多誤導(dǎo)性信息。下文小編就來(lái)和大家詳細(xì)解讀一下鋰離子電池爆炸原因分析。
鋰離子電池爆炸的原因類別:負(fù)極容量不足,水份含量過高,內(nèi)部短路,保護(hù)線路老化失效,過充,過放,外部短路,外部擠壓和暴力碰撞。
1、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(huì)出現(xiàn)高溫,使電解液分解成氣體,造成內(nèi)部壓力過大,當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受這個(gè)壓力時(shí),電芯就會(huì)爆炸。
激光焊時(shí),熱量經(jīng)殼體傳導(dǎo)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(huì)使隔膜紙燒壞或收縮,造成內(nèi)部短路,而形成爆炸。
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%
2、高溫膠紙包住負(fù)極耳
客戶在負(fù)極耳點(diǎn)焊時(shí),熱量傳導(dǎo)到負(fù)極耳上,假如高溫膠紙未貼好,負(fù)極耳上的熱量就會(huì)燒壞隔膜,造成內(nèi)部短路,形成爆炸。
3、貼底部膠未完全包住底部
客戶在底部鋁鎳復(fù)合帶處點(diǎn)焊時(shí),會(huì)在底部殼壁出現(xiàn)大量的熱,傳導(dǎo)極芯的底部,假如高溫膠紙未完全包住隔膜,會(huì)燒壞隔膜,造成內(nèi)部短路,形成爆炸。
4、水份含量過高
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
水份可以和電芯中的電解液反應(yīng),生產(chǎn)氣體,充電時(shí),可以和生成的鋰反應(yīng),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(shí)很容易分解生成氣體,當(dāng)這一系列生成的氣體會(huì)使電芯的內(nèi)部壓力增大,當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受時(shí),電芯就會(huì)爆炸。
5、負(fù)極容量不足
當(dāng)正極部位對(duì)面的負(fù)極部位容量不足,或是根本沒有容量時(shí),充電時(shí)所出現(xiàn)的部分或全部的鋰離子電池就無(wú)法插入負(fù)極石墨的間層結(jié)構(gòu)中,會(huì)析在負(fù)極的表面,形成突起狀“枝晶”,而下一次充電時(shí),這個(gè)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(huì)長(zhǎng)大,最后會(huì)刺穿隔膜紙,使內(nèi)部出現(xiàn)短路。當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受這個(gè)壓力時(shí),電芯就會(huì)爆炸。
6、電芯長(zhǎng)期過充
電芯長(zhǎng)期過充:長(zhǎng)時(shí)間充電狀態(tài)下,過充、過電流也會(huì)導(dǎo)致高溫高壓,發(fā)生隱患。鋰離子電池在特殊溫度、濕度及接觸不良等狀況下可能瞬間放電而出現(xiàn)大量的電流,發(fā)生自燃或爆炸情況。
7、外部短路
外部短路可能由于操作不當(dāng),或誤使用所造成,由于外部短路,電池放電電流很大,會(huì)使電芯的發(fā)熱,高溫會(huì)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。
8、熱失控
鋰離子電池之所以會(huì)有爆炸的危險(xiǎn),是由于在電池內(nèi)部的反應(yīng)中一個(gè)叫“熱失控”的過程。“熱失控”是一個(gè)能量正反饋循環(huán)過程:升高的溫度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變熱,系統(tǒng)變熱升高溫度,這反過來(lái)又讓系統(tǒng)變得更熱。環(huán)境溫度過高,經(jīng)常過充,都會(huì)引起鋰離子電池出現(xiàn)熱失控,最終可能出現(xiàn)起火或者爆炸。
如何防止鋰離子電池爆炸?
①使用固態(tài)電解質(zhì),開發(fā)固態(tài)鋰離子電池,但是其成本較高。此外,還有就是使用新的能量供給方式,例如利用人體動(dòng)能給電子設(shè)備供應(yīng)能量,目前這個(gè)方法還處于實(shí)驗(yàn)室階段。
②另外一個(gè)很直接的方法就是在現(xiàn)有的電解液中新增阻燃劑。但是,為了完成阻燃性,就要在電解液中添加大量的阻燃劑,這樣會(huì)相應(yīng)地降低電解液的離子導(dǎo)電性,顯著影響鋰離子電池的電化學(xué)性能和能量密度。
③研究人員,制造了一種新型“智能”靜電紡絲分離器,它具有熱量觸發(fā)機(jī)制,內(nèi)部含有阻燃劑,可用于防止鋰離子電池燃燒。在這種結(jié)構(gòu)中,阻燃劑包裝在聚合物保護(hù)殼的內(nèi)部,以防阻燃劑直接溶解到電解液中,從而給電池性能造成負(fù)面影響。當(dāng)鋰離子電池內(nèi)部的熱量過高時(shí),聚合物保護(hù)殼會(huì)因?yàn)楦邷囟l(fā)生溶解,釋放出阻燃劑,從而有效抑制高度易燃的電解液發(fā)生燃燒。
總結(jié):所有公司必須加強(qiáng)控制,安全性為各項(xiàng)性能中最重要的。當(dāng)與其它要求沖突時(shí),優(yōu)先滿足安全性,這是首當(dāng)其沖的。但是大家放心,隨著材料技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)鋰離子電池設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)和使用諸方面要求的認(rèn)識(shí)不斷加深,未來(lái)的鋰離子電池會(huì)變得更安全。