鋰電池芯過充到電壓高于 4.2V 后，會初步發(fā)作副作用。過充電壓愈高，風(fēng)險(xiǎn)性也跟著愈高。鋰電芯電壓 高于 4.2V 后，正極資料內(nèi)剩余的鋰原子數(shù)量不到一半，此刻貯存格常會垮掉， 讓電池容量發(fā)作永久性的下降。 假設(shè)繼續(xù)充電，因?yàn)樨?fù)極的貯存格現(xiàn)已裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會堆積于負(fù)極資料表面。這些鋰原子會由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會穿過隔閡紙，使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)作前電池就先爆破，這是因?yàn)樵谶^充進(jìn)程，電解液等資料會裂解發(fā)作氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲割裂，讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng)，然后爆破。 

 

　　因而，鋰電池充電時(shí)，必定要設(shè)定電壓上限，才能夠一起兼顧到電池的壽數(shù)、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為 4.2V。鋰電芯放電時(shí)也要有電壓下限。當(dāng)電芯電壓低于 2.4V 時(shí)，部分資料會初步被損壞。又因?yàn)殡姵貢苑烹姡庞秒妷簳?，因而，放電時(shí)最好不要放到 2.4V 才連續(xù)。鋰電池從 3.0V 放電到 2.4V 這段期間，所開釋 的能量只占電池容量的 3%左右。因而，3.0V 是一個(gè)理想的放電截止電壓。充放電時(shí)，除了電壓的捆綁，電流的捆綁也有其必要。電流過大時(shí)，鋰離子來不及進(jìn)入貯存格，會集合于資料表面。 

 

　　這些鋰離子取得電子后，會在資料表面發(fā)作鋰原子結(jié)晶，這與過充相同，會構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)性。假如 電池外殼割裂，就會爆破。 因而，對鋰離子電池的維護(hù)，至少要包含：充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項(xiàng)。一般鋰電 池組內(nèi)，除了鋰電池芯外，都會有一片維護(hù)板，這片維護(hù)板首要便是供給這三項(xiàng)維護(hù)?？墒牵S護(hù)板的這三項(xiàng)維護(hù)顯然是不夠的，全球鋰電池爆破事情仍是頻傳。要確保電池體系的安全性，有必要對電池爆破的原因， 進(jìn)行更仔細(xì)的剖析。 

 

　　爆破原因： 

 

　　1、內(nèi)部極化較大； 

 

　　2、極片吸水，與電解液發(fā)作反應(yīng)氣鼓； 

 

　　3、電解液自身的質(zhì)量、功用問題； 

 

　　4、注液時(shí)分注液量達(dá)不到工藝要求； 

 

　　5、裝配制程中激光焊接密封功用差，測漏氣時(shí)漏氣； 

 

　　6、粉塵、極片粉塵首要易導(dǎo)致微短路； 

 

　　7、正負(fù)極片較工藝規(guī)模偏厚，入殼難； 

 

　　8、注液封口問題，鋼珠密封功用欠好導(dǎo)致氣鼓； 

 

　　9、殼體來料存在殼壁偏厚，殼體變形影響厚度； 

 

　　10、外面環(huán)境溫度過高也是導(dǎo)致爆破的首要原因。

 

　　爆破類型 

 

　　爆破類型剖析電池芯爆破的類形可歸納為外部短路、內(nèi)部短路、及過充三種。此處的外部系指電芯的外部，包含了電池組內(nèi)部絕緣規(guī)劃不良等所引起的短路。 當(dāng)電芯外部發(fā)作短路，電子組件又未能堵截回路時(shí)，電芯內(nèi)部會發(fā)作高熱，構(gòu)成部分電解液汽化，將電池外殼撐大。當(dāng)電池內(nèi)部溫度高到135 攝氏度時(shí)，質(zhì)量好的隔閡紙，會將細(xì)孔封閉，電化學(xué)反應(yīng)連續(xù)或近乎連續(xù)，電流驟降，溫度也漸漸下降，然后避免了爆破發(fā)作?？墒牵?xì)孔封閉率太差，或是細(xì)孔根柢不會封閉的隔閡紙，會讓電池溫度繼續(xù)升高，更多的電解液汽化，畢竟將電池外殼撐破，甚至將電池溫度行進(jìn)到使 料焚燒并爆破。內(nèi)部短路首要是因?yàn)殂~箔與鋁箔的毛刺穿破隔閡，或是鋰原子的樹枝狀結(jié)晶穿破膈膜所構(gòu)成。 

 

　　這些細(xì)微的針狀金屬，會構(gòu)成微短路。因?yàn)獒樅芗?xì)有必定的電阻值，因而，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在出產(chǎn)進(jìn)程構(gòu)成，可觀察到的現(xiàn)象是電池漏電太快，大都可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。并且因?yàn)槊碳?xì)微，有時(shí)會被燒斷，使得電池又康復(fù)正常。因而，因毛刺微短路引發(fā)爆破的機(jī)率不高。這樣的說法，能夠從各電芯廠內(nèi)部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，可是卻鮮少發(fā)作爆破事情，得到計(jì)算上的支撐。因而，內(nèi)部短路引發(fā)的爆破，首要仍是因?yàn)檫^充構(gòu)成的。因?yàn)?，過充后極片上處處都是針狀鋰金屬結(jié)晶，刺穿點(diǎn)處處都是，處處都在發(fā)作微短路。因而，電池溫度會逐漸升高，畢竟高溫將電解液氣體。這種現(xiàn)象，不論是溫度過高使資料焚燒爆破，仍是外殼先被撐破，使空氣進(jìn)去與鋰金屬發(fā)作劇烈氧化，都是爆破收場。 

 

　　可是過充引發(fā)內(nèi)部短路構(gòu)成的這種爆破，并不必定發(fā)作在充電的其時(shí)。有或許電池溫度還未高到讓資料焚燒、發(fā)作的氣體也未足以撐破電池外殼時(shí)，顧客就連續(xù)充電，帶手機(jī)出門。這時(shí)許多的微短路所發(fā)作的熱，漸漸的將電池溫度行進(jìn)，經(jīng)過一段時(shí)間后，才發(fā)作爆破。顧客一起的描繪都是拿起手機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)手機(jī)很燙，丟掉后就爆破。歸納以上爆破的類型，我們能夠?qū)⒎辣P(guān)鍵放在 過充的避免、外部短路的避免、及行進(jìn)電芯安全性三方面。其間過充避免及外部短路避免歸于電子防護(hù)，與電池體系規(guī)劃及電池組裝有較大關(guān)系。電芯安全性行進(jìn) 之關(guān)鍵為化學(xué)與機(jī)械防護(hù)，與電池芯制造廠有較大關(guān)系。 

 

　　安全隱患 

 

　　鋰離子電池的安全性問題，不只與池資料自身性質(zhì)有關(guān)，并且與電池制備技能和運(yùn)用有關(guān)。手機(jī)電池一再發(fā)作爆破事情，一方面是因?yàn)榫S護(hù)電路失效，但更重要的是在于資料方面并沒有根柢的處理問題。 

 

　　鈷酸鋰正極活性資料在小電芯方面是很老到的體系，可是充滿電后，仍舊有許多的鋰離子留在正極，當(dāng)過充時(shí)，殘留在正極的鋰離子將會涌向負(fù)極，在負(fù)極上構(gòu)成枝晶是選用鈷酸鋰資料的電池過充時(shí)必定的成果，甚至在正常充放電進(jìn)程中，也有或許會有剩余的鋰離子游離到負(fù)極構(gòu)成枝晶，鈷酸鋰資料的理論比能量是逾越每克270毫安時(shí)的，但為確保其循環(huán)功用，實(shí)踐運(yùn)用容量只要理論容量的一半。在運(yùn)用進(jìn)程中，因?yàn)槟撤N原因（如管理體系損壞）而導(dǎo)致電池充電電壓過高，正極中剩余的一部分鋰就會脫出，經(jīng)電解液到負(fù)極表面以金屬鋰的形式堆積構(gòu)成枝晶。枝晶刺穿隔閡，構(gòu)成內(nèi)部短路。 

 

　　電解液的首要成分為碳酸酯，閃點(diǎn)很低，沸點(diǎn)也較低，在必定條件下會焚燒甚至爆破。如電池出現(xiàn)過熱，會導(dǎo)致電解液中的碳酸酯被氧化和復(fù)原，發(fā)作許多氣體和更多的熱，如短少安全閥或許氣體來不及經(jīng)過安全閥開釋，電池內(nèi)壓便會急劇上升而引起爆破。 

 

　　聚合物電解質(zhì)鋰離子電池并沒有從根柢上處理安全性問題，相同運(yùn)用鈷酸鋰和有機(jī)電解液，并且電解液為膠狀，不易走漏，將會發(fā)作更猛烈的焚燒，焚燒是聚合物電池安全性最大的問題。 

 

　　在運(yùn)用方面也存在一些問題，電池發(fā)作外部短路或內(nèi)部短路將發(fā)作幾百安培的過大電流。外部短路時(shí)電池瞬間大電流放電，在內(nèi)阻上消耗許多能量，發(fā)作巨大熱量。內(nèi)部短路構(gòu)成大電流，溫度上升導(dǎo)致隔閡熔化，短路面積擴(kuò)展，然后構(gòu)成惡性循環(huán)。 

 

　　鋰離子電池為抵達(dá)單只電芯 3～4.2V的高作業(yè)電壓，有必要采納分解電壓大于2V的有機(jī)電解液，而選用有機(jī)電解液在大電流、高溫的條件下會被電解，電解發(fā)作氣體，導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高，嚴(yán)峻會沖破殼體。 

 

　　過充或許會分出金屬鋰，在殼體割裂的狀況下，與空氣直接接觸，導(dǎo)致焚燒，一起點(diǎn)著電解液，發(fā)作劇烈火焰，氣體急速脹大，發(fā)作爆破。 

 

　　其他，關(guān)于手機(jī)鋰離子電池，因?yàn)檫\(yùn)用不妥，如揉捏、沖擊和進(jìn)水等導(dǎo)致電池脹大、變形和開裂等，這些都會導(dǎo)致電池短路，在放電或充電進(jìn)程放熱引起爆破。 

 

　　鋰電池的安全性： 

 

　　為了避免因運(yùn)用不妥構(gòu)成電池過放電或許過充電，在單體鋰離子電池內(nèi)設(shè)有三重維護(hù)組織。一是選用開關(guān)元件，當(dāng)電池內(nèi)的溫度上升時(shí)，它的阻值隨之上升，當(dāng)溫度過高時(shí)，會主動連續(xù)供電；二是挑選適當(dāng)?shù)母舭遒Y料，當(dāng)溫度上升到必定數(shù)值時(shí)，隔板上的微米級微孔會主動溶解掉，然后使鋰離子不能經(jīng)過，電池內(nèi)部反應(yīng)連續(xù)；三是設(shè)置安全閥（便是電池頂部的放氣孔），電池內(nèi)部壓力上升到必定數(shù)值時(shí)，安全閥主動翻開，確保電池的運(yùn)用安全性。 

 

　　有時(shí)，電池自身雖然有安全操控方法，可是因?yàn)槟承┰驑?gòu)成操控失靈，短少安全閥或許氣體來不及經(jīng)過安全閥開釋，電池內(nèi)壓便會急劇上升而引起爆破。一般狀況下，鋰離子電池貯存的總能量和其安全性是成反比的，跟著電池容量的添加，電池體積也在添加，其散熱功用變差，出事端的或許性將大幅添加。關(guān)于手機(jī)用鋰離子電池，基本要求是發(fā)作安全事端的概率要小于百萬分之一，這也是社會公眾所能承受的最低標(biāo)準(zhǔn)。而關(guān)于大容量鋰離子電池，特別是轎車等用大容量鋰離子電池，選用強(qiáng)制散熱尤為重要。 

 

　　挑選更安全的電極資料，挑選錳酸鋰資料，在分子結(jié)構(gòu)方面確保了在滿電狀況，正極的鋰離子現(xiàn)已完全嵌入到負(fù)極炭孔中，從根柢上避免了枝晶的發(fā)作。一起錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，使其氧化功用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，分解溫度逾越鈷酸鋰100℃，即便因?yàn)橥饬Πl(fā)作內(nèi)部短路（針刺），外部短路，過充電時(shí)，也完全能夠避免了因?yàn)榉殖鼋饘黉囈l(fā)焚燒、爆破的風(fēng)險(xiǎn)。 

 

　　其他，選用錳酸鋰資料還能夠大崎嶇降低成本。 

 

　　行進(jìn)現(xiàn)有安全操控技能的功用，首要要行進(jìn)鋰離子電池芯的安全功用，這對大容量電池尤為重要。挑選熱封閉功用好的隔閡，隔閡的作用是在阻隔電池正負(fù)極的一起，答應(yīng)鋰離子的經(jīng)過。當(dāng)溫度升高時(shí)，在隔閡熔化行進(jìn)行封閉，然后使內(nèi)阻上升至2000歐姆，讓內(nèi)部反應(yīng)連續(xù)下來。當(dāng)內(nèi)部壓力或溫度抵達(dá)預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，防爆閥將翻開，初步進(jìn)行卸壓，以避免內(nèi)部氣體堆集過多，發(fā)作形變，畢竟導(dǎo)致殼體爆裂。行進(jìn)操控活絡(luò)度、挑選更活絡(luò)的操控參數(shù)和選用多個(gè)參數(shù)的聯(lián)合操控（這關(guān)于大容量電池尤為重要）。關(guān)于大容量鋰離子電池組是串/并聯(lián)的多個(gè)電芯組成，如筆記本電腦的電壓為10V以上，容量較大，一般選用3～4個(gè)單電池串聯(lián)就能夠滿意電壓要求，然后再將2～3個(gè)串聯(lián)的電池組并聯(lián)，以確保較大的容量。 

 

　　大容量電池組自身有必要設(shè)置較為完善的維護(hù)功用，還應(yīng)考慮兩種電路基板模塊：維護(hù)電路基板（ProtecTIon Board PCB）模塊及Smart Battery Gauge Board模塊。整套的電池維護(hù)規(guī)劃包含：第1級維護(hù)IC（避免電池過充、過放、短路），第2級維護(hù)IC（避免第2次過壓）、保險(xiǎn)絲、LED指示、溫度調(diào)理等部件。在多級維護(hù)機(jī)制下，即便是在電源充電器、筆記本電腦出現(xiàn)反常的狀況下，筆記本電池也只能轉(zhuǎn)為主動維護(hù)狀況，假設(shè)狀況不嚴(yán)峻，往往在從頭插拔后還能正常作業(yè)，不會發(fā)作爆破。