電池轉(zhuǎn)鼓爆炸原因分析:

 

一、鋰離子電池的特點

 

鋰是元素周期表上最小、最活潑的金屬。體積小所以容量密度高，深受廣大客戶和工程技術(shù)人員的歡迎。但這種化學(xué)反應(yīng)太過生動，不會有危險。當(dāng)鋰金屬暴露于空氣中時，它會與氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)而爆炸。為了提高安全性和電壓，科學(xué)家們開發(fā)了石墨和鋰鈷氧化物等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu)可以形成納米級的薄存儲單元，可以用來存儲鋰原子。這樣，即使電池外殼裂開，氧氣進(jìn)入，氧分子也太大，無法裝入微小的電池中，從而防止鋰原子接觸到氧氣而爆炸。鋰離子電池的這一原理使人們在獲得其高容量密度的同時，也達(dá)到了安全的目的。

 

當(dāng)鋰離子電池充電時，正極中的鋰原子失去電子并氧化成鋰離子。鋰離子穿過電解液到達(dá)負(fù)極，進(jìn)入電池，得到一個電子，然后被還原成鋰原子。當(dāng)放電發(fā)生時，整個過程是相反的。為了防止電池的正極和負(fù)極直接接觸和短路，電池會在隔膜紙上加上許多細(xì)小的孔，以防止短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時，自動關(guān)閉細(xì)小的孔，使鋰離子不能通過，從而浪費功夫，防止危險的發(fā)生。

 

保護措施

 

當(dāng)鋰電池的充電電壓超過4.2v時，就會產(chǎn)生副作用。過充壓力越高，風(fēng)險越高。當(dāng)鋰電池的電壓高于4.2v時，正極材料中剩余的鋰原子數(shù)量不到一半。在這個時候，存儲單元經(jīng)常崩潰，導(dǎo)致電池容量的永久性損失。假設(shè)連續(xù)充電，由于陽極的存儲單元現(xiàn)在充滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬將在陽極表面積累。這些鋰原子會從負(fù)極表面向鋰離子的方向生長出樹枝狀晶體。這些鋰晶體會通過隔膜紙，使正極和負(fù)極短路。有時電池在短路發(fā)生前就爆炸了。這是因為在過度充電的過程中，電解液等物質(zhì)分裂產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致電池外殼或壓力閥膨脹和分裂，允許氧氣進(jìn)入，并與積聚在負(fù)極表面的鋰原子發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生爆炸。因此，在鋰電池充電時，一定要設(shè)置電壓上限，要考慮電池的續(xù)航能力、容量和安全性。最佳充電電壓限制為4.2v。

 

鋰電池的放電也應(yīng)該有一個電壓下限。當(dāng)電池電壓低于2.4 V時，部分材料開始損壞。而且因為電池會放電，電壓越長越低，因此，放電最好不要放2.4 V停止。鋰電池從3.0v到2.4v放電時所釋放的能量僅為電池容量的3%左右。因此，3.0 V是理想的放電截止電壓。

 

充放電時，除了電壓約束外，還需要電流約束。當(dāng)電流過高時，鋰離子沒有時間進(jìn)入電池，會在材料表面積累。這些鋰離子獲得電子并在材料表面使鋰原子結(jié)晶，這和充電過量一樣危險。假設(shè)電池外殼裂開，就會爆炸。

 

因此，對鋰離子電池的保護至少應(yīng)該包括三個方面:充電電壓上限、放電電壓下限和電流上限。一般鋰電池組，除了鋰電池芯外，還會有一個保護板，這個保護板是這三種保護的主要供給。然而，這三種防護板的防護效果顯然是不一樣的，全球鋰電池爆炸仍然是一件頻繁發(fā)生的事情。為了保證電池系統(tǒng)的安全，有必要對電池爆炸的原因進(jìn)行更細(xì)致的分析。