鋰離子電池充電著火的主要原因有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-09 08:23
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好消息是，近期斯坦福大學(xué)研究人員表示，他們已經(jīng)開發(fā)出了一種新型鋰離子電池，它能夠給電池一種“失效防爆”保護措施。
引起鋰離子電池過熱的原因主要是過度充電。過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結(jié)晶，引起微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，最后高溫將電解液氣化，致使電池組內(nèi)壓增高。 不論是溫度過高使材料燃燒，還是電池組的外殼被撐破，都會導(dǎo)致外部空氣進入電池內(nèi)部發(fā)生激烈氧化反應(yīng)，引起電池燃燒。需要說明的是由過充引發(fā)的自燃，并不一定發(fā)生在充電的過程之中。有可能電池溫度還未高到讓材料燃燒、產(chǎn)生的氣體也未足以撐破電池外殼時，電池使用者就終止充電，而電池內(nèi)部積聚的熱量，慢慢的將電池溫度提高，經(jīng)過一段時間后，才發(fā)生自燃，甚至爆炸。 筆者認為這也許是為什么處于沒有使用狀態(tài)的充電寶會自燃的原因吧。對不起，我又要吐槽一些劣質(zhì)鋰離子電池了，其實目前許多鋰電池充電設(shè)備都有充滿電后自動斷開的功能，那是品質(zhì)不過關(guān)不能控制自己的電池簡直是在草菅人命啊。 至少我家手機是有這個功能的 反之，在過度放電狀態(tài)下，一方面電解液因分解導(dǎo)致電池特性及耐久性劣化，另一方面導(dǎo)致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，從而造成電池的永久性損壞，當再次充電使用時，極易出現(xiàn)內(nèi)部短路，引起過熱。 對于不同的鋰離子電池有著不同的熱穩(wěn)定極限溫度，鋰鈷氧化物電池為130℃，鋰錳氧化物電池為250℃，當超過這個溫度時，將會出現(xiàn)自燃。 二、鋰電池自燃的預(yù)防及應(yīng)對方法 1、使用過程中預(yù)防自燃措施 a、使用與電池相匹配的充電器為電池充電； b、不要在手機充電的時候通話，手機充電時電池會產(chǎn)生熱量，如果同時再繼續(xù)通話，那么熱量就會快速提升，很容易引發(fā)危險； c、不要接觸水或者高溫（100℃以上）不止高溫，低溫也不行鋰離子電池充電的合理溫度范圍是0--45℃，放電的合理溫度范圍是-20 --60℃。如果電池充電時的溫度低于0℃，那么在電池的正極會析出金屬鋰，使電池對于震動或撞擊更加敏感，增加危險性； d、隨身攜帶鋰離子電池時，應(yīng)注意遠離其它金屬物體； e、避免電池被過度充電或過度放電，二者都會破壞電池內(nèi)部的保護電路。 f、大量儲存鋰離子電池的地方，應(yīng)注意控制環(huán)境溫度，避免外力的撞擊 g、最后一個是，非專業(yè)人士請不要隨意拆解電池，專業(yè)人士慎重拆電池。 小編認為，這些個金科玉律大家都應(yīng)該“略懂”，但遵守起來應(yīng)該是比較困難的。 2、鋰電池自燃后的應(yīng)對方法 盡管采取了一系列的預(yù)防措施，但是鋰離子電池發(fā)生自燃的可能性仍然存在。如果發(fā)生鋰電池自燃，通常來說按照如下的步驟進行應(yīng)急處理: a、首先切斷電源。如果電池正在充電過程中出現(xiàn)高熱、表面鼓脹、冒煙等現(xiàn)象時，預(yù)示著該電池將很快發(fā)生自燃，甚至發(fā)生爆炸，因此應(yīng)該在第一時間切斷電源。 b、當電池出現(xiàn)自燃時，應(yīng)立即對電池做持續(xù)的降溫處理，用水撲救是最理想的解決辦法。如果火勢較大，可以使用ABC 干粉滅火器或二氧化碳型滅火器撲滅明火，然后再用水給受損的電池持續(xù)降溫，持續(xù)關(guān)注自燃電池，如果仍舊是發(fā)熱，則繼續(xù)用水為電池降溫，直至完全冷卻。 由于鋰離子電池是一種化學(xué)燃燒，如果不給與連續(xù)冷卻，則在其內(nèi)部將會持續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，燃燒。所以，鋰離子電池著火用礦泉水撲火是一個正確的姿勢，用“我”降溫沒錯！沒錯！沒錯！ 而單純的單純的鋰金屬燃燒，屬于D 類火災(zāi)，不能使用水作為滅火劑，CO2，BC和ABC 干粉滅火劑等常規(guī)滅火劑也不能使用。但是，鋰離子電池中，鋰以氧化物或鹽的形式存在，對水具有較強的惰性，因此用水撲救是安全的。 c、阻隔可燃物。在條件允許的情況下，迅速移開發(fā)生自燃的電池周圍的可燃物。鋰電池發(fā)生自燃后，產(chǎn)生高溫的電解質(zhì)煙霧和蒸汽，其密度大于空氣，因此可以沿著地面迅速向周邊擴散，引燃周圍的可燃物，進而引起更大范圍的火災(zāi)。 e、不要對鋰電池用冰塊降溫。由于火是由化學(xué)反應(yīng)引起的，用冰塊就像一座冰屋一樣蓋住了外部，而內(nèi)部的熱量散發(fā)不出來，持續(xù)的高溫進一步促使化學(xué)反應(yīng)加劇，此時內(nèi)部溫度將急速升高，電解質(zhì)氣體大量積聚，進而引發(fā)電池的爆炸，其威力和破壞性比電池平靜的自燃更可怕。
研究人員在這種新型電池上覆蓋了一層塑料層，里面裝有鎳微粒，當電池發(fā)燙時，它就會自行切斷電流，當電池溫度恢復(fù)到安全水平時，又開始為設(shè)備供應(yīng)電能。這樣它就能阻止電池因過熱而發(fā)生爆炸風(fēng)險。
“人們已經(jīng)嘗試了不同方法來解決鋰離子突發(fā)著火事故。” 該研究團隊成員表示：“我們設(shè)計出了全世界第一款能夠在不‘犧牲’續(xù)航時間的情況下，能夠預(yù)防電池因過熱著火事故的電池。”
這項新技術(shù)的關(guān)鍵在于：電池能夠自行斷開電流，并在隨后自行恢復(fù)通電。盡管目前有一些鋰離子電池能夠在電池即將爆炸前切斷電流，但是它們無法重啟接通電源。
不過，目前這項技術(shù)還僅存在于研究實驗中，想要真正應(yīng)用到手機上，可能還需要再等幾年時間。研究人員需要證明這項技術(shù)是安全可靠的，并且它的成本可以被智能手機廠商接受，來進行規(guī)?；a(chǎn)。
傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池本身技術(shù)比較成熟，但它們用在汽車上作為動力電池則存在較大的問題。目前，越來越多的汽車廠家選擇采用鋰電池作為新能源汽車的動力電池。
因為鋰離子動力電池有以下優(yōu)點：
工作電壓高(是鎳鎘電池氫-鎳電池的3倍);比能量大(可達165WH/㎏，是氫鎳電池的3倍);體積小;質(zhì)量輕;循環(huán)壽命長;自放電率低;無記憶效應(yīng);無污染等。
動力鋰電池在理論上比錳酸鋰/三元電池要安全，但是在實際的使用過程中，由于動力鋰電池的生產(chǎn)工藝控制問題，使得動力鋰電池線路從材料到電池的一致性上不如錳酸鋰、三元電池。雖然近幾年來發(fā)生的電動車起火事件官方并沒有給出權(quán)威的結(jié)論，但是我們不能單純的說這些都是偶然事件，可以說在動力電池的質(zhì)量問題上確實存在很多弊端，在市場經(jīng)濟條件下，企業(yè)往往追求利益最大化，許多企業(yè)往往只注重電池的銷量，而對電池質(zhì)量本身并沒有給與足夠的重視，在電池的生產(chǎn)過程中缺少嚴格的把關(guān)以及檢測措施。從另一方面來說，將動力電池作為汽車的主要動力，這就需要將幾十度電甚至上百度電集中在一個小容器中，在這種情況下要保證電池的安全性不僅需要高質(zhì)量的原材料，同時在電池和電芯包的結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有很高的技術(shù)要求，另外動力鋰電池的使用環(huán)境也是影響其安全性的重要因素，在溫度極高或者極低的情況下，目前的技術(shù)還不能百分百保證電池的安全性能，因此在技術(shù)不能達到完美之前，動力鋰電池的安全是相對的?，F(xiàn)階段在我國，由于前幾年勞動力成本的低廉，給動力鋰電池的加工提供了一個很好的發(fā)展契機，隨著勞動力成本的上升，我國的動力鋰電池行業(yè)正面臨著轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，這就需要電池生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)變態(tài)度和思維，從只看短期、看量到看長期、看質(zhì)方向轉(zhuǎn)化。
