鋰離子電池很容易爆炸嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-17 10:48
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在工研院得到的經(jīng)驗(yàn)是：「怎么這么難爆?。 乖诠ぱ性?，他們裝了一臺(tái)機(jī)器，用鉆頭刺穿平板狀況的薄型電池，基本上必需要是新的、充飽電的電池才有最大的爆炸危險(xiǎn)，只要是用過(guò)一段時(shí)間的電池，不僅最大電壓會(huì)大為降低，而且里面使用的材料也會(huì)「鈍化」，變得不那么容易反應(yīng)。我們準(zhǔn)備了一大堆舊電池準(zhǔn)備要爆個(gè)過(guò)癮，沒(méi)有想到的是，不僅全部的舊電池都沒(méi)爆掉，連全新的電池都不見得每顆都爆。這是不是說(shuō)買二手的電池搞不好比較安全？XD
但是爆炸是一回事，我們從探針上的溫度計(jì)還是看到了非?？膳碌臏囟?，電池短路后內(nèi)部溫度常常在 100 度以上，想必這么燙一塊東西放在褲子口袋里還是不可能舒服的吧！
鋰離子電池有什么安全措施？為了避免鋰離子電池過(guò)熱，甚至爆炸，現(xiàn)代的鋰離子電池內(nèi)建了許多自我保護(hù)的機(jī)制。首先，每顆鋰離子電池（或在筆電的例子中，整組電池組）都內(nèi)建了一顆控制芯片，這顆控制芯片會(huì)監(jiān)控電池的電壓（電池組的話，會(huì)監(jiān)控其中每個(gè)電池的個(gè)別電壓）和溫度，超出設(shè)定的范圍，芯片就會(huì)自動(dòng)斷電。此外，每顆電池還會(huì)設(shè)計(jì)排氣孔，讓因高溫產(chǎn)生的氣體可以順利地排掉，不至于累積產(chǎn)生爆炸。
這些保護(hù)措施對(duì)沒(méi)有實(shí)體受到傷害的電池來(lái)說(shuō)是足夠了，但如果是被破壞（例如被穿刺）這就是工研院新研發(fā)的 STOBA 電池的強(qiáng)項(xiàng)了。STOBA 電池在電解液內(nèi)加入了一種「奈米級(jí)的高分子材料」，當(dāng)受熱時(shí)，這種高分子材料會(huì)聚合成一種具有隔離效果的薄膜，阻止鋰離子的流動(dòng)，切斷暴走的短路電池繼續(xù)加熱電池的可能。這種技術(shù)不僅阻止電池爆炸，也阻止了電池可能過(guò)熱的危險(xiǎn)，大部份我們看到的實(shí)驗(yàn)，溫度都沒(méi)超過(guò)攝氏 60 度 -- 還是會(huì)燙，但至少?zèng)]有引燃周圍可燃物的危險(xiǎn)。
這要從它的化學(xué)性質(zhì)談起...鋰離子電池的化學(xué)小姜這里盡量不講的太深入（其實(shí)是自已也不是完全懂 orz），但簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，鋰離子電池和所有充電電池一樣，都有一個(gè)正極材料和一個(gè)負(fù)極材料，在這里正極材料是通常是鋰鈷氧（LiCoO2），而負(fù)極材料則有很多種，最常見的石墨（碳）。充電時(shí)鋰鈷氧中的鋰離子會(huì)游過(guò)中間的電解質(zhì)，附著在負(fù)極上，而放電（上圖）時(shí)則是相反，從負(fù)極的碳游回鋰鈷氧這一側(cè)。
在一顆以石墨為負(fù)極的鋰離子電池里，是用一層鋰鈷氧，一層裝有電解質(zhì)的分隔物、一層石墨為一組，一組一組的迭起來(lái)。在手機(jī)電池那種薄型電池中，里面就是這樣一層一層迭起來(lái)的，而在筆電里則通常是把這一片片的材料卷成圓柱狀，變成像 3 號(hào)電池那樣的東西。在鋰離子電池中，帶有最大的危險(xiǎn)的不是兩個(gè)電極，而是中間的有機(jī)電解質(zhì)溶劑，以易燃的醚類最多。當(dāng)電池因?yàn)槿魏卧蚨搪窌r(shí)，電池內(nèi)能量會(huì)在短時(shí)間以熱的形式釋放出來(lái)，點(diǎn)燃這些做為溶劑的醚類，引發(fā)爆炸。
過(guò)放電時(shí)鋰離子會(huì)和鋰鈷氧直接發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氧化鋰和氧化鈷。這個(gè)反應(yīng)是不可逆，所以過(guò)放電的鋰離子電池就等于報(bào)銷了。
