鋰電池會(huì)自燃的原因是什么？常見(jiàn)的防護(hù)辦法有哪些
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-04-22 11:13
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鋰是世界上最生動(dòng)的金屬。鋰離子電池體積小容量密度高，高能量密度的特性讓其成為電動(dòng)轎車的首選。鋰離子電池在作業(yè)中是利用鋰離子得失電子和搬遷集合來(lái)完成電能的貯存的。
在電池充電時(shí)，正極里的鋰原子會(huì)喪失電子成為鋰離子，發(fā)作電勢(shì)差。電解介質(zhì)中的鋰離子在電勢(shì)差的效果下，向負(fù)極搬遷集合。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過(guò)來(lái)。整個(gè)作業(yè)進(jìn)程是由電極內(nèi)的鋰金屬得失和電解液中的電子、鋰離子的搬遷來(lái)共同完成的。
但是，鋰的化學(xué)特性太生動(dòng)。鋰金屬暴露在空氣中，會(huì)與氧氣發(fā)作激烈的氧化反響，然后發(fā)作燃燒、爆炸。
因此，在鋰電池的實(shí)際運(yùn)用中，科學(xué)家們想方設(shè)法地防止電解液中的鋰離子向鋰金屬轉(zhuǎn)化，并把金屬鋰鎖在石墨或鋰化合物中，人們常常聽(tīng)說(shuō)的，磷酸鐵鋰、鈷酸鋰便是貯存鋰原子的資料。
一起，為了防止空氣進(jìn)入電池內(nèi)部，還采取了一系列的防護(hù)辦法。這使得鋰金屬不會(huì)與氧氣觸摸而發(fā)作爆炸。
在運(yùn)用中，鋰電池之所以會(huì)發(fā)作自燃，便是因?yàn)榉雷o(hù)辦法不到位或發(fā)作了嚴(yán)重的外力損壞，導(dǎo)致防護(hù)失效，而使得金屬鋰與空氣觸摸所構(gòu)成的。
常見(jiàn)的防護(hù)辦法
外殼防護(hù)，為了防止空氣進(jìn)入，鋰電池都被封裝在密閉容器沖，并為了防止外力損壞一般配以不銹鋼外殼和鋁合金外殼。例如，特斯拉的電動(dòng)轎車，乃至選用了鈦合金防護(hù)板，以防止轎車運(yùn)用中，尤其是交通事故中對(duì)電池容器的危害。
隔閡阻斷維護(hù)，在防止外力損壞的一起，還要防止來(lái)自電池內(nèi)部發(fā)作的損壞。
一般為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會(huì)有一層隔閡，一方面將正負(fù)極離隔，一方面又答應(yīng)帶電離子經(jīng)過(guò)。
但是，在鋰電池中，隔閡還承擔(dān)著另一項(xiàng)防護(hù)職能。在電池溫度過(guò)高時(shí)，隔閡空地會(huì)主動(dòng)封閉，讓鋰離子無(wú)法穿越，然后終止整個(gè)電池的反響。然后防止了電池因?yàn)闇囟冗^(guò)高，使得其間的電解液氣化發(fā)作高壓，損壞電池密封結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。
過(guò)充電壓防護(hù)，不只空氣要被隔絕在外，還要防止金屬鋰從電極中外泄。
科學(xué)家們經(jīng)過(guò)電極資料的納米空地和資料晶格機(jī)制，來(lái)寄存和鎖住在充放電中構(gòu)成的金屬鋰。
這樣一來(lái)，即便是電池外殼決裂，氧氣進(jìn)入，也會(huì)因氧分子太大進(jìn)不了這些細(xì)小的貯存格，而防止自燃的發(fā)作。
但是，用過(guò)高的電壓或充滿后持續(xù)過(guò)長(zhǎng)時(shí)刻的充電，會(huì)對(duì)鋰電池發(fā)作非常風(fēng)險(xiǎn)的危害。
鋰電池充電電壓在高于額定電壓(一般是4.2V)后，假如持續(xù)充電，因?yàn)樨?fù)極的貯存格現(xiàn)已裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰離子會(huì)堆積于負(fù)極資料外表。這些鋰離子因?yàn)闃O化效果，會(huì)構(gòu)成電子搬運(yùn)，構(gòu)成金屬鋰，并由負(fù)極外表往鋰離子來(lái)的方向長(zhǎng)出樹(shù)枝狀結(jié)晶。
這些沒(méi)有電極防護(hù)的金屬鋰一方面極為生動(dòng)，容易發(fā)作氧化反響而發(fā)作爆炸。另一方面，構(gòu)成的金屬鋰結(jié)晶會(huì)穿破隔閡，使正負(fù)極短路，然后引發(fā)短路，發(fā)作高溫。在高溫下，電解液等資料會(huì)裂解發(fā)作氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲決裂，讓氧氣進(jìn)入，并與堆積在負(fù)極外表的鋰原子反響，從而發(fā)作爆炸。
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