有關鋰電池爆炸概述

首先要明確一些理論性的東西，不感興致可以筆直跳過。鋰電池，我想我們應當更嚴謹一點，應當叫鋰離子二次電池，Li是原素周期表上直徑最小、也是最活潑的金屬，請默默的翻出初中的記憶氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖......。正因為他有這些特性，所以廣受聰明的科學家和工程師們酷愛。不過，這也是一把雙刃劍，鋰金屬暴露在空氣中，會與空氣中的氧氣發生猛烈的氧化反應而爆炸，這也是我們現階段預鋰化存在的一個難題。所以日常電極材料中，我們通常用合金材料和石墨來儲存鋰原子，這些材料就像一個一個的小儲物格子，鋰原子就躺在里面，而較大的氧分子（開始背元素周期表），進不去到里面，他們的反應也就不會發生，戒備爆炸，從而實現安全的目的。

鋰電池工作原理我之前的文章也有說過，此處不再贅述，只做簡單解析。鋰電池充電時，正極的鋰原子會喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經由電解液游到負極去，進入負極的層狀結構里，并獲得一個電子，還原為鋰原子。放電時，整個程序倒過來。（這是搖椅電池的由來）為了戒備電池的正負極筆直碰觸而短路，電池內會再加上一種擁有眾多細孔的隔膜來戒備短路。好的隔膜還可以在電池溫度過高時，自動封閉細孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，戒備危險發生。

常見爆炸原由

1、原材料、來料存在嚴重的質量問題，緊要是電解液的質量；

2、極片吸水，水與電解液反應，出現大量的氣體和熱；

3、注液量偏少，充放電內阻較大，影響鋰離子傳輸；

4、蓋板焊接、封口工序不良，密封性能差，存在漏氣，外部水分進入；

5、內部微短路，緊要是粉塵毛刺，多來源于極片裁切掉料和切刀毛刺；

6、電流過大，負極不能接納更多的鋰離子，形成枝晶，刺穿隔膜短路；

7、電池過充，材料結構坍塌，鋰枝晶形成刺穿隔膜。

爆炸類型分解

鋰電池的爆炸類型，緊要分為短路和過充，短路又分為內部短路和外部短路。

咱先說說外部短路，原理很簡單，一個導電的物質，從電池外部同時聯通了正極和負極。發生外部短路的時候，電流變大，電池內部開始產熱，當熱量變大，電解液會分析，出現大量氣體，電池鼓脹。我們說到很多隔膜有閉孔的功能，達到一定溫度隔膜會閉孔，阻止鋰離子的傳輸，從而阻斷化學反應，電流降下來，溫度也慢慢下降，從而戒備了電池爆炸。當然，以上只是基于質量良好的隔膜。

內部短路緊要是因為銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜，或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破膈膜所造成。這些細小的針狀金屬，會造成微短路。由于很細有一定的電阻值，因此，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺會在加工過程造成，可觀察到的現象是電池漏電、自放電快，多數可被短路探測儀測試出來。而且，由于毛刺細小，有時會被燒斷，使得電池又恢復正常。因此，因毛刺微短路引發爆炸的機率不高。毛刺緊要來源于分切，激光切少有毛刺。而枝晶來源就多了，大電流、析鋰等等都會造成。

過充造成的爆炸，是比較常見的。電池過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結晶，刺穿點到處都是，到處都在發生微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，最后高溫將電解液氣體。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸，還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發生猛烈氧化，都是爆炸！！！但是過充引發內部短路造成的這種爆炸，并不一定發生在充電的當時。我們以常見的手機電池分解，還有這樣一種情況，電池溫度還未高到讓材料燃燒、出現的氣體也未足以撐破電池外殼時，我們就終止充電，帶手機出門。這時眾多的微短路所出現的熱，慢慢的將電池溫度提高，經過一段時間后，才發生爆炸。消費者共同的描述都是拿起手機時發現手機很燙，扔掉后就爆炸。雖然今朝很多都有自動斷電功能，但還是溫馨提示，盡量不要長時間充電。

保護機制

無論是充電，還是放電，我們都有一個掂量標準，通常使用的是以電壓來停止。以鎳鈷錳酸鋰配石墨負極的三元電池為例，當電池充電電壓高于4.2V時，危險也會悄悄到來，電壓越高，危險性越高。因為當電壓高于4.2V時候，正極材料里面的鋰原子數量減少，儲存原子的結構就會坍塌，并且是永久性的是不可逆的。倘若持續充電，那么負極已經塞滿了鋰離子情況下，鋰離子就會在負極表面與電子生成鋰金屬，也就是我們說的枝晶，這些枝晶會刺穿隔膜，使正負極短路。過充還會讓溫度升高，溫度超過180℃，電解液會分析，出現大量的氣體和熱量，殼體會膨脹，破碎后，氧氣進入與鋰金屬發生劇烈反應也會爆炸。所以充電電壓上限是一個保護措施。

鋰電池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。通常，我們三元電池選用3.0V作為一個理想的放電截止電壓。所以不要過放是另一個保護措施。

除了剛才說的充電截止電壓、放電截止電壓以外，我們還用電流來保護電池，也就是我們常關注的倍率性能，那些所謂的幾分鐘洋溢電選用了特殊材料，比如石墨烯。可以簡單理解為你的茶杯，帶網狀茶隔的那種，倘若你慢慢倒水，一點也不堵，水也不會濺出來。可是你換了一個大水龍頭，你會發現網上堵塞了，來不及進去。大電流對電池的傷害緊要表現為，電流過大時，鋰離子來不及進入儲存格，會集中于材料表面。這些鋰離子獲得電子后，會在材料表面出現鋰原子結晶，這與過充相同，會造成危險。萬一電池外殼破碎，就會爆炸。

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