鋰電池體內(nèi)壓力激刷增加導(dǎo)致鼓包變形的原因是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-09 20:40
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電池出現(xiàn)鼓包變形，主要是由體內(nèi)壓力激刷增加而產(chǎn)生的，主要原因有以下幾點(diǎn)。
(1)安全閥開閥壓力過高，或者是安全閥阻塞。當(dāng)體內(nèi)壓力增加到一定程度時閥門不能正常打開，在這種情況下勢必造成鼓包變形。
(2)浮充電壓設(shè)得過高，充電電流大，導(dǎo)致正極板上O2析出加快，而來不及在負(fù)極復(fù)合，同時電池體內(nèi)的溫度上升也很快，在排氣不及，壓力達(dá)到一定時，使VRLA電池出現(xiàn)鼓包變形。
(3)VRLA電池充電運(yùn)行中特別是在串聯(lián)電池組中，如果對電池組進(jìn)行過充電，若有品質(zhì)不良的電池常會出現(xiàn)內(nèi)部氣體復(fù)合不良等現(xiàn)象，從而出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。
(4)因VRLA電池屬于貧液式設(shè)計，對氣體的化合留有預(yù)留避道，而如果有”富液”現(xiàn)象，就會阻擋產(chǎn)生的O2擴(kuò)散到負(fù)極，降低O2的復(fù)合率，體內(nèi)壓力增大。
1) 建議電池在+5℃~+30℃(最好25℃)溫度條件下使用，高溫會縮短壽命，低溫容量降低;
2)不同品牌、不同容量、不同新舊的電池嚴(yán)禁混合使用;
3) 電池使用中會產(chǎn)生氫氣，所以要遠(yuǎn)離火源，保持通風(fēng)，防止爆炸;
4) 請保持環(huán)境清潔，過多的灰塵可導(dǎo)致蓄電池短路;
5) 電池放電后應(yīng)及時再充電，未充飽的電池再放電，會導(dǎo)致電池容量降低甚至損壞，所以必須配置適宜的充電器;
6)UPS帶載過輕(如1KVAUPS帶150VA負(fù)載)有可能造成電池的深度放電，應(yīng)盡量避免;
7) 適當(dāng)?shù)姆烹?，有助于電池的激活，如長期不停市電，應(yīng)人工將電池放電，每年2~4次，可利用現(xiàn)有負(fù)載放電，時間為1/4~1/3后備時間;
8) 長期停用的電池(UPS)應(yīng)充電后貯存，而且每半年需要對電池進(jìn)行充放電一次，一般對電池進(jìn)行浮充4~10小時左右，并在電池逆變狀態(tài)下工作2~3分鐘
(1)安全閥開閥壓力過高，或者是安全閥阻塞。當(dāng)體內(nèi)壓力增加到一定程度時閥門不能正常打開，在這種情況下勢必造成鼓包變形。
(2)浮充電壓設(shè)得過高，充電電流大，導(dǎo)致正極板上O2析出加快，而來不及在負(fù)極復(fù)合，同時電池體內(nèi)的溫度上升也很快，在排氣不及，壓力達(dá)到一定時，使VRLA電池出現(xiàn)鼓包變形。
(3)VRLA電池充電運(yùn)行中特別是在串聯(lián)電池組中，如果對電池組進(jìn)行過充電，若有品質(zhì)不良的電池常會出現(xiàn)內(nèi)部氣體復(fù)合不良等現(xiàn)象，從而出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。
(4)因VRLA電池屬于貧液式設(shè)計，對氣體的化合留有預(yù)留避道，而如果有”富液”現(xiàn)象，就會阻擋產(chǎn)生的O2擴(kuò)散到負(fù)極，降低O2的復(fù)合率，體內(nèi)壓力增大。
1) 建議電池在+5℃~+30℃(最好25℃)溫度條件下使用，高溫會縮短壽命，低溫容量降低;
2)不同品牌、不同容量、不同新舊的電池嚴(yán)禁混合使用;
3) 電池使用中會產(chǎn)生氫氣，所以要遠(yuǎn)離火源，保持通風(fēng)，防止爆炸;
4) 請保持環(huán)境清潔，過多的灰塵可導(dǎo)致蓄電池短路;
5) 電池放電后應(yīng)及時再充電，未充飽的電池再放電，會導(dǎo)致電池容量降低甚至損壞，所以必須配置適宜的充電器;
6)UPS帶載過輕(如1KVAUPS帶150VA負(fù)載)有可能造成電池的深度放電，應(yīng)盡量避免;
7) 適當(dāng)?shù)姆烹?，有助于電池的激活，如長期不停市電，應(yīng)人工將電池放電，每年2~4次，可利用現(xiàn)有負(fù)載放電，時間為1/4~1/3后備時間;
8) 長期停用的電池(UPS)應(yīng)充電后貯存，而且每半年需要對電池進(jìn)行充放電一次，一般對電池進(jìn)行浮充4~10小時左右，并在電池逆變狀態(tài)下工作2~3分鐘
今年以來，手機(jī)電池漏電爆炸惡性事故頻頻發(fā)生，其中僅7月8日至25日，各地就先后發(fā)生6起這類事故。此前，國內(nèi)外還報道過多起電動汽車的電池燃爆事故。業(yè)內(nèi)專家指出，盡管從整體上看，電池的事故率為千萬分之一，但涉及到人的生命，鋰電池容不得一起事故。
日前在上海的第二屆中國鋰電池電解液研討會上，與會專家和企業(yè)家呼吁：為確保鋰電池生產(chǎn)與使用的“絕對安全”，國內(nèi)應(yīng)建立緊密協(xié)作聯(lián)合開發(fā)的機(jī)制，加大研發(fā)投入，通過創(chuàng)新的化工解決方案，從技術(shù)上、工程上和材料上努力取得突破。
鋰電池的安全問題是一道世界級難題，各國都在研究解決之中。從鋰電池的結(jié)構(gòu)看，它有正極、負(fù)極、隔膜和電解液，其外殼全部采用化工材料，鋰電池的安全性與這5個部分有直接的關(guān)系，但鋰電池爆燃的誘因主要是電池“熱失控”，電池的短路放熱占到較大的比例。“從電解液角度分析，電池在充分放電過程中會產(chǎn)生熱量，而電解液由鋰鹽、添加劑和溶劑組成，尤其是溶劑，如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等，在受熱的環(huán)境中自身會再放熱，造成整個體系失控。業(yè)界普遍認(rèn)為150℃是鋰離子電池“熱失控”的關(guān)鍵溫度。”
那么，動力鋰電池發(fā)熱為什么導(dǎo)致電池爆炸？清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院鋰電池實(shí)驗(yàn)室主任何向明介紹，試驗(yàn)證明電池爆炸是電池“內(nèi)短路”引發(fā)的，從一個點(diǎn)擴(kuò)大到全部，形成“鏈?zhǔn)交瘜W(xué)反應(yīng)”，放出了巨大能量才釀成事故。“比如，電池隔膜一般采用聚乙烯、聚丙烯材料，在受熱環(huán)境下會產(chǎn)生收縮，引起正、負(fù)極之間的部分短路而放熱；在大功率動力電池中，一旦隔膜出現(xiàn)崩潰短路，電壓降低，溫度會迅速升高到600℃，造成正極鋁化合物的劇烈燃燒而爆炸。”何向明說，國外動力電池現(xiàn)已開始采用在180℃時不會收縮的聚酰亞胺，作為隔膜材料。
電池安全性的核心是“熱”。切斷電池自身的“產(chǎn)熱鏈”，是保證電池安全的重要措施。如何防止電池的“熱失控”，一些專家在研討會上提出，可從電池的產(chǎn)熱、傳熱兩大方向予以解決。主要的舉措有：采用放熱量低的化學(xué)材料；控制放熱反應(yīng)速率，降低產(chǎn)熱速度；提高放熱反應(yīng)發(fā)生的溫度；改善電池外殼散熱，緩解電池升溫。
通過添加氟代磷酸酯、磷腈、氟代硼酸酯和腈基硼烷等阻燃材料，使電池“熱失控”溫度大大提高；同時研發(fā)了超低溫電解液的羧酸酯類(MA、EA)、氟代溶劑類（FEA)等，以該材料為電解液的動力電池可用于航天、航空飛行器等領(lǐng)域。江蘇華東鋰電技術(shù)研究院近期開發(fā)了凝膠電解質(zhì)等，極大提高了電解液的耐氧化穩(wěn)定性，不僅放熱起始溫度高、放熱量小、可緩解電池溫升，同時能防止普通隔膜被氧化，阻止電池內(nèi)短路。
聚合物電解質(zhì)的“糾結(jié)”是安全性與電性能兩者如何做到平衡。近幾年，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院和江蘇華東鋰電技術(shù)研究院，開展了聚合物電解質(zhì)實(shí)用化的研發(fā)合作，走出了一條從固態(tài)電解質(zhì)到凝膠電解質(zhì)最后到復(fù)合電解質(zhì)的成功之路，已形成可產(chǎn)業(yè)化的系列成果。其中的復(fù)合電解質(zhì)，既能滿足電池的電性能，同時可大幅度提高電池安全性。
清華大學(xué)向教授表示：“我國鋰電池的安全性與多年前相比，已有很大的提高，但安全性是一門復(fù)雜的綜合性技術(shù)，要完全攻克還需要有一個過程。現(xiàn)在國內(nèi)許多企業(yè)和科研院所看好鋰電池產(chǎn)業(yè)，都投入了大量人力、財力和物力，但各自為政、非常分散，并受到了成本和產(chǎn)業(yè)化的制約，建議政府有關(guān)方面搭建高層次的產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新的平臺，組織協(xié)同攻關(guān)，發(fā)揮疊加優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破，共同推動我國鋰電池的技術(shù)安全性跨上新臺階
