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锂电池的发生爆炸种类有几种?

锂电池的发生爆炸种类有几种?

来源:
2021/10/28 17:27
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【摘要】:

  爆炸类型分析

  爆炸类型分为短路和过充,短路分为内部短路和外部短路。

  让我们从外部短路开始。原理很简单。导电材料将电池外部的正极和负极连接起来。当外部短路发生时,电流增加,电池开始升温。随着热量的增加,电解质分解,电池膨胀。我们已经讨论过很多关于密封膜的问题,在一定的温度下,膜会关闭,停止锂离子的转移,然后停止化学反应,电流下降,温度下降,这就防止了电池爆炸。当然,这只是基于一个良好的质量隔膜。

  内部短路是重要的,因为铜箔和铝箔的毛刺刺穿膜片,或锂原子的枝晶穿过膜片。这些微小的针状金属会引起微短路。因为它很薄并且有一定的电阻,所以电流不需要很大。铜箔在生产过程中可能产生毛刺。观察到的现象是电池泄漏和快速自放电,其中大部分可以通过短路测试仪检测到。由于毛刺很小,有时会被烧掉,使电池恢复正常。因此,毛刺短路引起爆炸的概率不高。毛刺来源于切割,而激光切割毛刺很少。树突源多,电流大,锂演化等原因。

  充电过量引起的爆炸比较常见。电池过充电后,极板上布满针状锂晶体,极板上布满击穿点,极板上布满微短路。结果,电池的温度逐渐升高,最终高温电解气体。在这种情况下,无论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是壳体先爆炸,使空气进入锂金属强氧化,都是爆炸!但这种由过充电引起的内部短路引起的爆炸并不一定会在充电时发生。我们用通常的方法分析了手机电池,其中一种情况是,电池不够热,导致材料燃烧,而气体的强度又不足以爆炸电池,所以我们停止充电,把手机拿了出来。此时,大量微短路产生的热量慢慢地提高了电池的温度,随着时间的推移,它会爆炸。消费者的典型描述是,他们拿起手机,发现手机热,扔掉手机,然后爆炸。虽然现在很多都有自动关机功能,但还是温馨提醒,尽量不要长时间充电。

  保护机制

  无论是充电还是放电,我们都有一个测量,我们通常用电压来阻止它。以锂镍钴锰酸锂和石墨负极三元电池为例。当电池充电电压高于4.2V时,危险就会悄然而至。电压越高,危险越大。因为当电压高于4.2V时,正极材料中的锂原子数量减少,保持原子的结构坍塌,永远不可逆。如果你继续充电,阴极已经充满了锂离子,这些锂离子与阴极表面的电子形成了锂金属,称为树突。这些树突穿透薄膜,使阳极和阴极短路。过充还会升高温度,温度超过180摄氏度时,电解液就会分解,有大量的气体和热量,外壳就会膨胀、破碎,氧变成金属锂,剧烈反应也会爆炸。因此,设置充电电压上限是一种保护措施。

  锂电池还必须有较低的放电电压限制。当电池电压低于2.4V时,一些材料开始失效。而且因为电池会自放电,时间越长电压越低,所以最好不要放电到2.4V停止。在3.0 V到2.4 V之间,锂电池只能释放约3%的容量。一般情况下,我们选用3.0V作为我们三部分电池理想的放电截止电压。所以不要过度,这是另一种保护。

 

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