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電池知識

滿電的電池和空電的電池爆炸起來有什么區(qū)別?

來源:寶鄂實業(yè)    2019-05-14 17:39    點擊量:

滿電的電池和空電的電池爆炸起來區(qū)別還是很大的。這兩種狀態(tài)的電池爆炸起火的機理是不太一樣。

先看看鋰離子電池的電池總反應(yīng):LiCoO2 +6C →Li1-xCoO2+LixC

電池在空電量的時候,從理想狀態(tài)假設(shè),電池內(nèi)部的狀態(tài)就是反應(yīng)式左邊的狀態(tài)。電池負極可以看做是石墨,正極就是鈷酸鋰,這兩種物質(zhì)都是很穩(wěn)定的。鈷酸鋰在290℃才開始反應(yīng),石墨就更不用說了。而且電池里面沒有能量,所以空電電池基本上很穩(wěn)定,不會發(fā)生起火爆炸的情況。現(xiàn)有的測試基本上都不能讓空電的電池起火(擠壓、重錘、130°熱箱烘烤、穿刺),唯一能讓它爆炸的就只有用火烤,用火燒也的好幾分鐘。
火烤電池爆炸的機理是內(nèi)部電解液高熱下迅速氣化,撐爆殼體,可燃性氣體及正負極上殘余的電解液與明火相遇起火。
總的來說,空電電池爆炸,正負極的活性物基本上是不參與反應(yīng)的。
現(xiàn)在說說滿電的情況。電池滿電的狀態(tài)就是電池反應(yīng)式右邊的狀態(tài),正極是脫鋰態(tài)的鈷酸鋰Li0.5CoO2(在LixCoO2中,能夠可逆嵌入/脫嵌的鋰是0.5左右),負極是嵌鋰碳LiC6。
鈷酸鋰脫鋰后,材料結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,由穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)向為亞穩(wěn)定狀態(tài):

LiCoO2 →Li0.5CoO2+0.5Li++0.5e- 

 

Li0.5CoO2在高溫下會發(fā)生分解反應(yīng)釋放氧氣:

 


Li0.5CoO2 →0.5LiCoO2+1/6 Co3O4+1/6O2

Co3O4→3CoO+1/2 O2


嵌鋰碳LiC6的反應(yīng)活性與金屬鋰相當(實際上LiC6要穩(wěn)定些)。
所以,滿電的電池起火的時候,正負極都是參與反應(yīng)的,其反應(yīng)的情況可以類比于金屬鋰在富氧環(huán)境在燃燒,其反應(yīng)極其劇烈。

因為電池電量的多少與爆炸的能量并沒有太多的關(guān)系。要說有關(guān)系,那就是把空電的電池充滿電(穩(wěn)態(tài)到不穩(wěn)態(tài)),這個能量差。

這個問題不好說,還是從樓主的幾個關(guān)鍵詞來說吧。要說電池爆炸,就要想了解電池為什么爆炸,如何爆炸。

電池的爆炸主要發(fā)生在充電的電池,個人總結(jié)主要有以下三個原因:
1、大電流(外短路,內(nèi)短路)導致的過熱引起。
2、破裂也可能使充電后不穩(wěn)定的負極(沉積有鋰)接觸空氣導致大量放熱。
3、過充也會引起爆炸。

如何爆炸?大家都知道電池是個鐵皮的封閉體系(鋁塑膜的會變成氣球爆炸),而目前電池內(nèi)部都是液體的有機電解質(zhì),當出現(xiàn)高熱或者過充時,有機物非常容易分解氣化,導致電池內(nèi)壓力驟升,從而導致爆炸。

從這里可以看出,爆炸主要是由于電解液的分解及氣化導致,與滿電,空電沒有關(guān)系。如果從引發(fā)角度來看,滿電的電池容易引發(fā)爆炸,而空電的不容易爆炸。這樣看,滿電電池爆炸的可能性及威力會比較大。

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