鋰電池的爆炸機理

鋰電池爆炸的因素很多,但其緊要的原由是電池內部的高溫、高壓都與產熱因素有筆直的關系。電池內部的產熱因素眾多,倘若鋰電池內部的熱生成速率大于熱散失速率,則體系內的反應溫度就會不斷上升，其結果可能造成兩種極端情況:

(1)反應物質的溫度達到其著火溫度而發生火災;

(2)由于鋰電池是一個關閉體系,隨體系內部溫度升高,反應速度加快,反應物蒸氣壓急劇上升。同時活性物質的分析活性物質與電解液的反應都會出現一定量的氣體,其結果是在缺少安全閥保護或安全閥失效的情況下,電池內壓便會急劇上升而引起電池爆炸。

常見的爆炸類型有以下幾種:

2.1,熱沖擊爆炸

以LCO電池為例，將其放入165℃環境中保持45min發生爆炸，隔膜溶解（PE的熔點是125°C,PP的熔點是155°C）電壓迅速降至0V電池表面溫度升高到200℃以上，電池的爆炸是由于溶劑的分析、LiCoO2分析、LiCoO2與電解液的反應出現大量的熱與氣體造成的。

2.2，過充爆炸

鋰電池過充時的電壓-溫度模式有3種形式：

(1)當充電電壓超過4.5V,大量的鋰離子從正極溢出。若負極的嵌鋰能力很差，鋰離子便會沉積在負極表面形成枝晶使電池內部短路，電池的安全性分明降低；

(2)若負極的嵌鋰能力比較強，隨著鋰離子從正極溢出溶劑被氧化(遠遠大于正常情況下的反應速度)，出現大量的熱使電池溫度升高，接著溶劑與負極的反應同時發生放出更多的熱。若充電電流很低，電池的熱穩定性好熱量生成速率與散熱速率達到平衡，電解液分析的產物增大電池的內阻，或隔膜封閉，電壓先升高燃后保持恒定，熱量不會失控；

(3)若充電電流很大，電池的穩定性還很差，電壓、溫度迅速升高，電池就會著火爆炸。

例如鋰電池充電到標準電量的160%時,熱量急劇新增,可能是由于電解液的分析、正極的分析反應出現大量的熱引起的,倘若在電池內部加入散熱裝置來平衡熱量的釋放,電池的爆炸將會戒備。

2.3，短路爆炸

分為外部短路和內部短路：正負極耳的筆直接觸；裝配過程中出現的毛刺，隔膜皺褶以及粉塵均可引發內部短路，短路也可能引起電池的爆炸。

電池短路時,電流通過電池的瞬間出現大量的熱,加熱電池,使電池溫度升高的熱分析溫度導致電池爆炸。與加熱最大的差別是加熱產熱速率比較緩慢,各個反應依次進行,而短路狀態下,正極的熱分析反應可能發生在負極與溶劑反應之前。

2.4，其他情況

針刺：針刺造成的鋰電池爆炸原理與短路大致相同，針刺速度很快時針刺的部位出現大量的熱，使電池內部溫度升高到正極熱分析的溫度，正極分析導致電池爆炸。

撞擊：當鋰電池受到撞擊時，電極上過電壓損失出現熱量，促使溶劑與負極的反應，放出的熱量進一步加熱電池使正極熱分析，導致電池爆炸。

過放：鋰電池過放到1.0-2.0V時，部分電解液發生還原放出少量的熱。電壓達到0.7V后，金屬銅開始氧化井沉積在正極上，電池內部短路，電壓迅速降為0V,鋰電池變為Cu負極Cu正極電池膽電池表面溫度升高不分明而不會發生危險。

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