鋰電池會爆炸著火原因及防止著火辦法介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2021-09-10 16:15
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鋰電池是一種體積小，重量輕的電池且電量充足，在持續(xù)充放電的條件下依舊運行良好。雖然很少發(fā)生事故，但是所發(fā)生的事故都是顯著的，或引起火災(zāi)，導(dǎo)致爆炸。鋰電池又是怎樣發(fā)生燃燒的呢?例如，當鋰電池發(fā)生內(nèi)部或者外部短路后，其內(nèi)部會在短時間內(nèi)，釋放出大量熱量，溫度極劇升高，導(dǎo)致熱量失控。然后，這種易燃性的電解液會被點燃，最終導(dǎo)致電池起火或者爆炸。
鋰離子電池通常含有一個金屬線圈和易燃的鋰離子液體。微小的金屬碎片漂浮在液體之中。電池的內(nèi)容物處于壓力之下，所以如果一塊金屬碎片刺穿了保持物件分離的隔板時，或者電池被刺穿，那么鋰與空氣中的水發(fā)生劇烈反應(yīng)所產(chǎn)生的高溫，有時會導(dǎo)致鋰電池著火。
鋰電池以最小的重量提供了高電量輸出。電池組件的設(shè)計以輕巧為主，這意味著電池和薄外殼之間是薄分區(qū)。隔板和涂層相當脆弱，它們可被刺穿。如果電池受損，就會發(fā)生短路。一星點火花也可點燃高活性鋰。另一種可能性是，鋰電池或會被加熱到熱失控的程度。這里，內(nèi)容物的熱量對電池施壓，便有可能導(dǎo)致鋰電池爆炸。
防止鋰離子電池著火或爆炸的措施就先要找到鋰離子電池的熱爆炸機理，其鋰電池的熱爆炸機理是：當電池在受到熱沖擊、過充、過放、短路、振動、擠壓等濫用狀態(tài)下，電池內(nèi)部的活性物質(zhì)及電解液等組分間將發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量與氣體，引起電池的升溫，如果鋰離子電池內(nèi)部的熱生成速率大于熱散失速率,則體系內(nèi)的反應(yīng)溫度就會不斷上升，當熱量和內(nèi)壓累積到一定程度的時候，就會引起電池的燃燒或爆炸。
防止鋰電池著火的辦法
加州大學(xué)圣地亞哥分校的納米工程師開發(fā)了一種安全特性，可以防止鋰金屬電池在內(nèi)部短路時迅速升溫并著火。該團隊對鋰電池中被稱為隔膜的部分進行了巧妙的調(diào)整，隔膜是鋰電池正極和負極之間的屏障，這樣一來，當鋰電池短路時，電池內(nèi)部積聚的能量（也就是熱量）流動就會減慢。
鋰金屬電池在反復(fù)充電后，陽極上會出現(xiàn)樹突的針狀結(jié)構(gòu)。隨著時間的推移，樹突生長得足夠長，穿透隔膜，在陽極和陰極之間架起一座橋梁，導(dǎo)致內(nèi)部短路。當這種情況發(fā)生時，兩個電極之間的電子流動失去控制，導(dǎo)致鋰電池立即過熱并停止工作。
1、在現(xiàn)有的電解液中增加阻燃劑。但是，為了完成阻燃性，就需要在電解液中添加大量的阻燃劑，這樣會相應(yīng)地降低電解液的離子導(dǎo)電性，顯著影響鋰電池的電化學(xué)性能和能量密度。
2、通過外加專用的保護電路來實現(xiàn)保護，如：為防止鋰離子電池過充，在電池的安全帽內(nèi)安裝PTC聚合物開關(guān)或防爆安全閥。
3、鋰電池的熱穩(wěn)定性與正極材料的種類，電解液有關(guān)。通過優(yōu)化合成條件，改進合成方法，合成熱穩(wěn)定性好的正極材料。
4、將碳材料表面弱氧化，如：還原、摻雜、表面改性等；或使用球形，纖維狀的碳負極材料以提高鋰電池的熱穩(wěn)定性。
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