鋰離子電池為什么會爆炸？是什么原因導致的？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-11 12:54
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鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌來工作。隨著新能源汽車等下游產業(yè)不斷發(fā)展，鋰離子電池的生產規(guī)模正在不斷擴大。
通過一個動畫先來簡單的了解一些鋰離子電池工作原理。
1、充電過程
一個電源給電池充電，此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上，正鋰離子Li+從正極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達負極，與早就跑過來的電子結合在一起。
正極上發(fā)生的反應為：
負極上發(fā)生的反應為：
2、放電過程
放電有恒流放電和恒阻放電，恒流放電其實是在外電路加一個可以隨電壓變化而變化的可變電阻，恒阻放電的實質是在電池正負極加一個電阻讓電子通過。
由此可知，只要負極上的電子不能從負極跑到正極，電池就不會放電。電子和Li+都是同時行動的，方向相同但路不同，放電時，電子從負極經過電子導體跑到正極，鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達正極，與早就跑過來的電子結合在一起。
動畫來描述一下這兩個過程：
充電開始↓
充電前鋰離子嵌在正極材料的層狀結構中↓
開始充電后，正極材料失去電子，鋰離子從正極材料中脫嵌而出↓
鋰離子通過電解液和隔膜，到達負極石墨材料↓
鋰離子嵌入石墨層中，同時電子通過外電路到達負極，形成相對穩(wěn)定的嵌鋰石墨↓
繼續(xù)充電中，正極材料持續(xù)失去電子，鋰離子也持續(xù)脫嵌，直至充電完成↓
電動汽車行駛過程中，鋰離子電池開始放電↓
電子從負極材料離開，通過外電路流向正極，失去電子的鋰離子也從石墨層間脫嵌而出↓
從負極脫嵌后的鋰離子再次通過電解液及隔膜回到正極材料，結合通過外部電路到達正極的電子，形成比較穩(wěn)定的嵌鋰正極材料↓1、設計時正極過量，或者涂布不均，運輸過程中振動導致極片錯位，充電時有鋰枝晶出現。
2、運輸過程中振動導致極片錯位，導致電極膨脹時通過殼體或連接片發(fā)生短路。
3、毛刺和粉塵，振動和膨脹造成隔膜短路。
4、隔膜不良。
5、點焊鎳帶時電流過大，將內部外層隔膜損傷或增加金屬粉塵。
6、運輸過程電壓和溫度造成SEI層的不穩(wěn)定。
7、充電過充。電芯過充電時，正極的鋰過度放出會使正極的結構發(fā)生變化，而放出的鋰過多也容易無法插入負極中，也容易造成負極表面析鋰，而且，當電壓達到4.5V以上時，電解液會分解生產大量的氣體
8、水分過高。水份可以和電芯中的電解液反應，生產氣體，充電時，可以和生成的鋰反應，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時很容易分解生成氣體，當這一系列生成的氣體會使電芯的內部壓力增大，當電芯的外殼無法承受時，電芯就會爆炸。
9、負極容量不足。 當正極部位對面的負極部位容量不足，或是根本沒有容量時，充電時所產生的部分或全部的鋰就無法插入負極石墨的間層結構中，會析在負極的表面，形成突起狀“枝晶”，而下一次充電時，這個突起部分更容易造成鋰的析出，經過幾十至上百次的循環(huán)充放電后，“枝晶”會長大，最后會刺穿隔膜紙，使內部產生短路。
10、內部短路。由于內部產生短路現象，電芯大電流放電，產生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現象，這樣電芯就會產生高溫，使電解液分解成氣體，造成內部壓力過大，當電芯的外殼無法承受這個壓力時，電芯就會爆炸。
11、外部短路。外部短路可能由于操作不當，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會使電芯的發(fā)熱，高溫會使電芯內部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內部短路，因而爆炸。
以上這些都是會造成鋰電池包自燃的原因，當然影響鋰電池出現安全問題的因素眾多，比如使用劣質電芯，pack工藝不規(guī)范，用戶使用不當等都會造成一定安全問題，但是我們也要清醒認識到，鋰電池自燃畢竟只是極小概率事件，我們不能一棒子打死一群人，還是要從多方面考慮，盡量減少造成鋰電問題的外部因素，希望有關從業(yè)者提高技術和檢測能力。用戶在使用過程中也要有所注意。
