鋰是化學(xué)周期表上直徑最小也最活潑的金屬。體積小所以容量密度高，廣受消費(fèi)者與工程師歡迎。但是，化學(xué)特性太活潑，則帶來了極高的危險(xiǎn)性。鋰金屬暴露在空氣中時(shí)，會與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)而爆炸。為了提升安全性及電壓，科學(xué)家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu)，形成了奈米等級的細(xì)小儲存格子，可用來儲存鋰原子。這樣一來，即使是電池外殼破裂，氧氣進(jìn)入，也會因氧分子太大，進(jìn)不了這些細(xì)小的儲存格，使得鋰原子不會與氧氣接觸而避免爆炸。

 

鋰離子電池的這種原理，使得人們在獲得它高容量密度的同時(shí)，也達(dá)到安全的目的。 鋰離子電池充電時(shí)，正極的鋰原子會喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經(jīng)由電解液游到負(fù)極去，進(jìn)入負(fù)極的儲存格，并獲得一個(gè)電子，還原為鋰原子。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過來。為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會再加上一種擁有眾多細(xì)孔的隔膜紙，來防止短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時(shí)，自動關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，防止危險(xiǎn)發(fā)生。

保護(hù)措施： 鋰電池電芯過充到電壓高于4.2V后，會開始產(chǎn)生副作用。過充電壓愈高，危險(xiǎn)性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后，正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半，此時(shí)儲存格常會垮掉，讓電池容量產(chǎn)生永久性的下降。如果繼續(xù)充電，由于負(fù)極的儲存格已經(jīng)裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會堆積于負(fù)極材料表面。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)晶會穿過隔膜紙，使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)生前電池就先爆炸，這是因?yàn)樵谶^充過程，電解液等材料會裂解產(chǎn)生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂，讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng)，進(jìn)而爆炸。因此，鋰電池充電時(shí)，一定要設(shè)定電壓上限，才可以同時(shí)兼顧到電池的壽命、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)，部分材料會開始被破壞。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈低，因此，放電時(shí)最好不要放到2.4V才停止。鋰電池從3.0V放電到2.4V這段期間，所釋放的能量只占電池容量的3%左右。因此，3.0V是一個(gè)理想的放電截止電壓。 充放電時(shí)，除了電壓的限制，電流的限制也有其必要。電流過大時(shí)，鋰離子來不及進(jìn)入儲存格，會聚集于材料表面。這些鋰離子獲得電子后，會在材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶，這與過充一樣，會造成危險(xiǎn)性。萬一電池外殼破裂，就會爆炸。因此，對鋰離子電池的保護(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，都會有一片保護(hù)板，這片保護(hù)板主要就是提供這三項(xiàng)保護(hù)。但是，保護(hù)板的這三項(xiàng)保護(hù)顯然是不夠的，全球鋰電池爆炸事件還是頻傳。

要確保電池系統(tǒng)的安全性，必須對電池爆炸的原因，進(jìn)行更仔細(xì)的分析。

二、電池爆炸原因:

1、 內(nèi)部極化較大；

2、極片吸水,與電解液發(fā)生反應(yīng)氣鼓；

3、電解液本身的質(zhì)量,性能問題；

4、注液時(shí)候注液量達(dá)不到工藝要求；

5、裝配制程中激光焊焊接密封性能差,漏氣.測漏氣漏測；

6、粉塵,極片粉塵首先易導(dǎo)致微短路,具體原因未知；

7、正負(fù)極片較工藝范圍偏厚,入殼難；

8、注液封口問題,鋼珠密封性能不好導(dǎo)致氣鼓；

9、殼體來料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度；

三、爆炸類型分析 

電池芯爆炸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)部絕緣設(shè)計(jì)不良等所引起的短路。 當(dāng)電芯外部發(fā)生短路，電子組件又未能切斷回路時(shí)，電芯內(nèi)部會產(chǎn)生高熱，造成部分電解液汽化，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)量好的隔膜紙，會將細(xì)孔關(guān)閉，電化學(xué)反應(yīng)終止或近乎終止，電流驟降，溫度也慢慢下降，進(jìn)而避免了爆炸發(fā)生。但是，細(xì)孔關(guān)閉率太差，或是細(xì)孔根本不會關(guān)閉的隔膜紙，會讓電池溫度繼續(xù)升高，更多的電解液汽化，最后將電池外殼撐破，甚至將電池溫度提高到使材料燃燒并爆炸。

內(nèi)部短路主要是因?yàn)殂~箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜，或是鋰原子的樹枝狀結(jié)晶穿破膈膜所造成。這些細(xì)小的針狀金屬，會造成微短路。由于，針很細(xì)有一定的電阻值，因此，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生產(chǎn)過程造成，可觀察到的現(xiàn)象是電池漏電太快，多數(shù)可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且，由于毛刺細(xì)小，有時(shí)會被燒斷，使得電池又恢復(fù)正常。因此，因毛刺微短路引發(fā)爆炸的機(jī)率不高。這樣的說法，可以從各電芯廠內(nèi)部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，但是卻鮮少發(fā)生爆炸事件，得到統(tǒng)計(jì)上的支持。因此，內(nèi)部短路引發(fā)的爆炸，主要還是因?yàn)檫^充造成的。因?yàn)椋^充后極片上到處都是針狀鋰金屬結(jié)晶，刺穿點(diǎn)到處都是，到處都在發(fā)生微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，最后高溫將電解液氣體。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸，還是外殼先被撐破，使空氣進(jìn)去與鋰金屬發(fā)生激烈氧化，都是爆炸收場。

但是過充引發(fā)內(nèi)部短路造成的這種爆炸，并不一定發(fā)生在充電的當(dāng)時(shí)。有可能電池溫度還未高到讓材料燃燒、產(chǎn)生的氣體也未足以撐破電池外殼時(shí)，消費(fèi)者就終止充電，帶手機(jī)出門。這時(shí)眾多的微短路所產(chǎn)生的熱，慢慢的將電池溫度提高，經(jīng)過一段時(shí)間后，才發(fā)生爆炸。消費(fèi)者共同的描述都是拿起手機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)手機(jī)很燙，扔掉后就爆炸。綜合以上爆炸的類型，我們可以將防爆重點(diǎn)放在過充的防止、外部短路的防止、及提升電芯安全性三方面。其中過充防止及外部短路防止屬于電子防護(hù)，與電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)及電池組裝有較大關(guān)系。電芯安全性提升之重點(diǎn)為化學(xué)與機(jī)械防護(hù)，與電池芯制造廠有較大關(guān)系。

避免短路及過充 因?yàn)殇囯姵囟鸬陌踩鹿蕩缀醮蠖鄶?shù)都是由于短路而引起的。我們知道，當(dāng)電池的正負(fù)極在電阻非常小的情況下相互連接的非正常通路，即我們常說的短路時(shí)，電池內(nèi)部會產(chǎn)生非常大的電流和熱量，產(chǎn)生的熱和過強(qiáng)的電能釋放不僅會導(dǎo)致電池壽命嚴(yán)重受損，而且對于使用密閉封裝而成的鋰電池來說，其內(nèi)部會產(chǎn)生一定的壓力從而導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力驟增，并且由于鋰離子的化學(xué)特性非?；顫?，最終會產(chǎn)生外殼爆裂和燃燒的情況出現(xiàn)。 由于鋰離子電池的化學(xué)特性，當(dāng)我們對電池進(jìn)行過度充電（過充）操作時(shí)，由于鋰電池負(fù)極無法嵌入更多的鋰離子，導(dǎo)致鋰離子在負(fù)極表面以金屬鋰析出，造成枝晶鋰現(xiàn)象的出現(xiàn)，當(dāng)枝晶鋰生長到一定程度便會刺破隔膜，造成電池內(nèi)部短路，出現(xiàn)隔離膜破損，同樣會出現(xiàn)內(nèi)部短路的情況，從而引發(fā)安全事故。 所以，在我們?nèi)粘Ｊ褂娩囯姵貢r(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短路或者過充的情況出現(xiàn)，不過對于目前大多數(shù)數(shù)碼產(chǎn)品來說，其內(nèi)部充電電路都會配備相應(yīng)的保護(hù)IC來避免鋰電池的過充現(xiàn)象，當(dāng)保護(hù)電路檢測到鋰電池已經(jīng)到達(dá)滿電狀態(tài)下，會自動切斷充電電路。但是這里仍然不建議將手機(jī)或者其他設(shè)備長時(shí)間的連接在通電狀態(tài)下的充電器上，畢竟誰都不想用自己的手機(jī)或者其他設(shè)備乃至人身安全去和一個(gè)小小的充電保護(hù)芯片打賭。 2、刺穿同樣很危險(xiǎn) 相比短路及過充來說，將鋰電池刺穿同樣是一個(gè)非常不明智的做法。如果鋰電池被任何硬物刺穿，其內(nèi)部的鋰離子會直接與空氣中的氧產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同樣會出現(xiàn)劇烈燃燒的現(xiàn)象。 對于鋰電池本身或者其他內(nèi)部含有鋰電池的電子產(chǎn)品來說，通常我們都會看到醒目的垃圾桶標(biāo)志。如果隨意丟棄鋰電池不僅會造成環(huán)境的污染，而且在垃圾處理過程中也比較容易發(fā)生火災(zāi)等情況。 3、避免高溫及火烤 高溫或者火燒同樣會導(dǎo)致鋰電池的爆炸和燃燒的現(xiàn)象出現(xiàn)。尤其在炎熱的夏季或者長時(shí)間暴曬的車內(nèi)，都會導(dǎo)致鋰電池所處的環(huán)境溫度高于其正常存放溫度。 所以在我們使用內(nèi)含鋰離子電池的設(shè)備時(shí)，應(yīng)該盡量避免在過高溫度的環(huán)境中長時(shí)間使用，雖然鋰電池在直接使用火烤的情況下，產(chǎn)生爆炸和燃燒的時(shí)間相對較長，不過仍然會出現(xiàn)其內(nèi)部壓力驟增的情況，也就是我們常說的鼓包。