鋰離子電池會爆炸嗎？鋰離子電池有哪些安全隱患
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-17 20:33
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鋰離子電池的安全性問題，不僅與池材料本身性質(zhì)有關(guān)，而且與電池制備技術(shù)和使用有關(guān)。手機電池頻頻發(fā)生爆炸事件，一方面是由于保護電路失效，但更重要的是在于材料方面并沒有根本的解決問題。
鈷酸鋰正極活性材料在小電芯方面是很成熟的體系，但是充滿電后，仍舊有大量的鋰離子留在正極，當過充時，殘留在正極的鋰離子將會涌向負極，在負極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過充時必然的結(jié)果，甚至在正常充放電過程中，也有可能會有多余的鋰離子游離到負極形成枝晶，鈷酸鋰材料的理論比能量是超過每克270毫安時的，但為保證其循環(huán)性能，實際使用容量只有理論容量的一半。在使用過程中，由于某種原因（如管理系統(tǒng)損壞）而導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)電解液到負極表面以金屬鋰的形式沉積形成枝晶。枝晶刺穿隔膜，形成內(nèi)部短路。
電解液的主要成分為碳酸酯，閃點很低，沸點也較低，在一定條件下會燃燒甚至爆炸。如電池出現(xiàn)過熱，會導致電解液中的碳酸酯被氧化和還原，產(chǎn)生大量氣體和更多的熱，如缺少安全閥或者氣體來不及通過安全閥釋放，電池內(nèi)壓便會急劇上升而引起爆炸。
聚合物電解質(zhì)鋰離子電池并沒有從根本上解決安全性問題，同樣使用鈷酸鋰和有機電解液，而且電解液為膠狀，不易泄漏，將會發(fā)生更猛烈的燃燒，燃燒是聚合物電池安全性最大的問題。
在使用方面也存在一些問題，電池發(fā)生外部短路或內(nèi)部短路將產(chǎn)生幾百安培的過大電流。外部短路時電池瞬間大電流放電，在內(nèi)阻上消耗大量能量，產(chǎn)生巨大熱量。內(nèi)部短路形成大電流，溫度上升導致隔膜熔化，短路面積擴大，進而形成惡性循環(huán)。
鋰離子電池為達到單只電芯 3～4.2V的高工作電壓，必須采取分解電壓大于2V的有機電解液，而采用有機電解液在大電流、高溫的條件下會被電解，電解產(chǎn)生氣體，導致內(nèi)部壓力升高，嚴重會沖破殼體。
過充可能會析出金屬鋰，在殼體破裂的情況下，與空氣直接接觸，導致燃燒，同時引燃電解液，發(fā)生強烈火焰，氣體急速膨脹，發(fā)生爆炸。
另外，對于手機鋰離子電池，由于使用不當，如擠壓、沖擊和進水等導致電池膨脹、變形和開裂等，這些都會導致電池短路，在放電或充電過程放熱引起爆炸。
對各組成部份物質(zhì)的要求
＜一＞ 對正負極物質(zhì)的要求
1、 正極電位超正，負極電位越負
2、 活性要高（反應快，得勝率高）
3、 活性物質(zhì)在電解液中要穩(wěn)定，自溶速度要小
4、 活性物質(zhì)要有良好的導電性能，電阻小
5、 便于生產(chǎn)，資源豐富
＜二＞ 對電解液的要求
1、 電導率高，擴散效率好，粘度低
2、 化學成份穩(wěn)定，揮發(fā)性小，易貯存
3、 正負極活性物質(zhì)在電液中能長期保持穩(wěn)定
4、 便于使用
＜三＞ 對隔膜要求
1、 有良好的穩(wěn)定性
2、 具有一定的機械強度和抗彎曲能力，有抗拒枝晶穿透能力
3、 便于使用
4、 吸水性良好，孔徑、孔率符合要求
＜四＞ 對外殼要求
1、有較高的機械強度，承受一般的沖擊
2、具有耐工藝腐蝕的能力
問題
1、為什么會出現(xiàn)電池零電壓（低電壓）？及其處理方法？
1）電池有無遭受外部短路或過放、反充（將電池正負極或充電器正負極反接，電池充電時相當于強制過放）；用電器電路是否正常；點焊品電池是否有燒焦的痕跡。
2）電池有無受高倍率大電流連續(xù)過充，導致電池機芯膨脹，內(nèi)部正負極直接接觸短路。
處理方法:
1）了解客戶電池的具體使用情況；
2） 取同型號電池充電后接入用電器，判斷用電器是否正常；
3）將電池以1C電流充電30分鐘，開路放置10分鐘左右，如電池的開路電壓穩(wěn)定在電池的正常電壓范圍內(nèi)，則電池可基本恢復正常。如電池已受破壞，則電壓無法恢復；如電池未使用便出現(xiàn)此現(xiàn)象后，用1C充電電壓無法恢復，則需專業(yè)技術(shù)人員進一步分析。
4）可建議客戶選用帶保險管、溫度開關(guān)等保護類電子元件或集成電路的電池（在過電流充放及短路、過充、過放、反充情況下斷開電路，從而保護電池不受破壞）。
5）建議客戶注意點焊電流和焊針間的距離。
2、電池/電池組充不進電有哪些情況？
1） 檢查電池或電池組是否是零電壓、高內(nèi)阻電池；
2） 檢查電池組的連接及電子元件、保護電路有無異常；
3） 檢查充電設(shè)備或充電電路在充電狀態(tài)下有無充電電壓/電流輸出；
4） 環(huán)境溫度是否過高導致充電效率低（最佳溫度應不超過40℃）；
處理方法：
1） 了解客戶對電池的具體使用情況及使用條件；
2） 取同型號電池與萬用表（電流檔）串入電路充電，根據(jù)充電電流數(shù)值判斷充電設(shè)備是否正常。
3） 重復單體電池零電壓步驟分析、處理；
4） 建議客戶選用穩(wěn)定性能較好的充電設(shè)備或充電電路；
3、電池/電池組放不出電有哪些情況？
現(xiàn)象：充電后,裝入設(shè)備中,設(shè)備不能工作,電池組的開路電壓不變化或變化不大
1） 檢查電池/電池組是否零電壓，高內(nèi)阻電池；
2） 電池組內(nèi)接電子元件、保護電路有無損壞；
3） 檢查設(shè)備放電電路是否正常。
處理方法：
1） 用充滿電的同型號電池/電池組接入設(shè)備，設(shè)備是否工作正常；
2） 使用萬用表檢測電池內(nèi)接電子元件、保護電路是否正常。
3） 重復單體電池零電壓步驟分析、處理；
4） 如屬用電器放電電路異常，建議客戶及時修理、更換用電器；
5） 如客戶沒有對電池組自行改裝，則需專門的技術(shù)人員作進一步的分析。
4、有哪些原因可能導致電池的使用壽命縮短？
1）客戶的充電器或充電電路是否與電池匹配、輸出電壓/電流是否穩(wěn)定；
2）是否按SPEC要求使用電池/電池組（如：電池的使用和儲存的環(huán)境等）；
3）客戶所用電池品種是否與客戶設(shè)備要求相一致。
4）有無連續(xù)過充或過放電池/電池組；
處理方法：
1） 了解電池具體使用情況；
2） 查看充電器鉻牌標稱額定電流及電壓；
3） 用萬用表與電池串入電路充電，檢測充電電流是否過大。
4） 建議使用與電池 /電池組匹配及更穩(wěn)定的充電器或充電電路已及與設(shè)備相匹配的電池；
5） 建議客戶按要求使用電池/電池組，盡量避免過充、反充或過放；
5、什么是過充？過充會帶來哪些不良后果？怎樣避免？
理論上，Li-ion電池在一定倍率的恒流恒壓下充電，當充電轉(zhuǎn)換為恒壓4.2V充電后，充電電路中電流為0.01C時，恒壓充電的狀態(tài)仍在進行，即被視為過充。
過充可能導致漏液、變形、起火、在恒壓失效后隨著充電的加深電壓達到一定程度(一般限值為6.0V)會引起爆炸，是損害電池性能的主要原因之一。
在電池外部加PCB板保護，或在充電器中設(shè)置保護線路和/或時限裝置（即充電限2.5小時）來防止電池過充可以達到防止和保護的作用。
6、什么是過放？過放會帶來哪些不良后果？怎樣避免？
電池在一定倍率下恒流放電，當電池電壓達到2.75V時，放電狀態(tài)仍在繼續(xù)，即為過放。
過放可能導致漏液、零電壓以及負電壓，是損害電池性能的主要原因之一。
在電池外部加PCB板或在充電器中設(shè)計保護線路和/或時限裝置來防止過放。
