鋰離子電池爆炸的主要原因是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-17 12:37
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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?？膳碌臏囟龋姵囟搪泛髢?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)沒有實(shí)體受到傷害的電池來說是足夠了，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熱的危險(xiǎn)，大部份我們看到的實(shí)驗(yàn)，溫度都沒超過攝氏 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)單來說，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。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，點(diǎn)燃這些做為溶劑的醚類，引發(fā)爆炸。
過放電時(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，所以過放電的鋰離子電池就等于報(bào)銷
一般鋰離子電池的壽命可以達(dá)到幾百次充放電循環(huán)，電池和設(shè)備的說明書上也經(jīng)常見到這樣的表述。這里的1個(gè)充放電循環(huán)是指將電池電量用光然后再充滿的過程，而不是插上充電器再拔掉就算1次。
連續(xù)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行深度充放電，對(duì)鋰離子電池的壽命是有影響的，上述幾百次的數(shù)據(jù)也是在這樣的條件下測(cè)得的，但在日常淺度充放電條件下，鋰離子電池的壽命其實(shí)相當(dāng)長(zhǎng)。
此外，鋰離子電池放著不用，其容量也會(huì)自然損失，主要的影響因素是電壓和溫度。研究表明，鋰離子離子在完全充電的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間存放，其容量會(huì)發(fā)生明顯損失。
同樣的，溫度越高，鋰離子電池的容量損失就越快，而這種損失是不可逆的，也就是說，電池的容量會(huì)永久變小。
在0度環(huán)境下，電量剩余40%的鋰離子電池存放一年后，其容量會(huì)損失2%；而在40度環(huán)境下，完全充滿電的鋰離子電池存放一年后，其容量損失高達(dá)35%。
那么，正確的做法是什么呢？
首先，頻繁的淺度充放電會(huì)比深度充放電有助于延長(zhǎng)電池的壽命，千萬不要以為充電次數(shù)多會(huì)損壞電池，這個(gè)說法對(duì)鋰離子電池并不適用。
所以，好習(xí)慣是有機(jī)會(huì)就插上充勒個(gè)電，充到差不多就拔掉——少量多餐，但別吃太飽。
其次，應(yīng)該盡量減少電池滿電狀態(tài)的時(shí)間。充滿電后不拔掉電源，會(huì)讓電池一直保持滿電狀態(tài)，雖然不會(huì)爆炸，但是會(huì)加快電池容量的損失速度。
