筆記本電池可能存在安全隱患？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-15 21:34
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生活中我們離不開電器，而電器不是要插電就是要用電池了。手機、筆記本、相機、充電寶、電動車等，都是使用充電電池。而這些充電電池基本都是鋰離子電池，那這些電池這么危險的嗎？我們消費者使用豈不是還要注意防爆？今天求真君帶大家去看看鋰離子電池。
常有人將鋰離子電池與鋰電池的概念混淆，其實鋰離子電池的簡稱不是鋰電池，鋰電池（Lithium battery）嚴格意義上其實指的是鋰原電池，它內含純態(tài)的鋰金屬，是不可充電的一次性電池。
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▲筆記本電腦基本使用鋰離子電池
而鋰離子電池（Lithium-ion battery）則是一種充電電池。鋰離子電池通常會使用一個嵌入的鋰化合物作為電極材料，并主要依靠鋰離子在正負極之間的移動來工作。相比于傳統(tǒng)的水溶液二次電池來說，鋰離子電池具有能量高、循環(huán)壽命長和對環(huán)境友好的顯著優(yōu)點，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ碾姵伢w系，因而是便攜式電子設備中最常使用的二次電池類型之一（另一是鎳氫電池），而且在軍事、純電動汽車和航空航天領域，也都有它的出現。
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▲鋰離子電池用途廣泛，小到手機，大到航天。
但鋰離子電池也存在高危風險——由于采用的是非水電解液體系，因而鋰離子電池其實是很容易發(fā)生不可逆的氧化分解，或者與高活性的正極材料進行化學反應的，很容易導致電池爆炸和燃燒，造成危險事故。因而，安全問題一直是鋰離子電池應用當中的重要課題。
鋰離子電池
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今年6月的時候，馬來西亞搖籃基金私人有限公司的CEO納茲林先生就因午休時在床邊充電而喪命——過熱爆炸的鋰離子電池引發(fā)了火災，而納茲林先生也因頭部被嚴重炸傷，最終身亡。
那么，一般導致鋰離子電池產生安全風險的都有哪些因素？廠商又是如何保障電池安全的呢？
影響鋰離子電池安全的因素
一般情況下，除了要滿足容量、內阻和高低溫充放電性能的要求外，鋰離子電池也是需要通過各種安全性能測試的。不過，由于制造技術和運作方式等原因，它仍然會具有一定的風險。導致鋰離子電池爆炸的，往往是過充電、短路、熱沖擊和機械沖擊等因素。
針刺、短路和擠壓。
當電池發(fā)生外部短路或受到針刺和擠壓時，常常會導致電池內部隔膜的破裂，從而造成大量的電流在極短的時間內從電池的內部流過，并直接導致電池內部溫度的急劇升高，從而在很短的時間內引發(fā)一系列的劇烈反應——對于安全性能較差的電池，這個過程甚至會數秒內完成，并以“殉爆”收場。
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▲戳破鋰離子電池極易引發(fā)爆炸
由于鋰離子電池比能量很高，像2200mAh的筆記本電腦電池，單只能量可達30 KJ左右，一旦發(fā)生短路，電池封口處的鋁制防爆閥往往會被熔化，從而造成用戶的財產損失。
熱沖擊。
此外，當電池受到熱沖擊時，如果熱沖擊的溫度較高，也同樣會引發(fā)“熱失控”的危險。這種情況通常會導致電池負極表面SEI膜發(fā)生分解，并使高度嵌鋰的負極材料與電解液發(fā)生放熱反應——如果電池散熱速率較慢的話，就很容易導致電池內部的溫度進一步升高、熔化隔膜、發(fā)生短路，并最終引發(fā)爆炸等危險事故。（所以電池要避開火源）
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過充電。
在日常生活中，我們可能接觸到的電池爆炸情況，很可能因為過充電。當電池發(fā)生過充時，電池內部化學反應所產生的電能就很容易轉變成熱能，并導致電池溫度的迅速升高。同以上兩種情況一樣，電池散熱能力較差、高倍率充電往往是這類情況的元兇，過渡金屬氧化物正極材料由于嚴重脫鋰、化學活性顯著增加，往往會導致比單純的熱沖擊更嚴重的安全問題。不達標的電池和充電器都缺乏過充保護，極易造成過充發(fā)熱引起爆炸。
生產商會采取的安全性措施
一般來說，對于生產廠商而言，安全性問題能在設計環(huán)節(jié)就解決自然是最好的。對于以上幾個可能導致電池爆炸的因素，自然也是有相應的設計層面的杜絕方法。能通過安全監(jiān)測合格的電池，才會流入市場之中。
由于鋰離子電池存在較多的安全隱患，因而，電池在設計時就必須采用一些特殊的措施以確保安全，目前采用較多的結構設計是采用可熱封閉的隔膜、串聯正溫度系數電阻以及采用防爆蓋帽。
熱封閉隔膜
當電池由于針刺或擠壓等造成很大的電流通過電池，造成電池溫度上升時，電池內部的多孔隔膜就會迅速軟化，由于電池卷芯較緊，受到擠壓的隔膜就會因其多孔結構的相互粘連，而形成一種幾乎完全封閉的結構，從而停止離子的傳輸并終止化學反應，達到電流被迅速切斷的目的。安全性能達標的電池，往往會在這個環(huán)節(jié)就阻止溫度的進一步上升，并使電池不再發(fā)生危險。等于為電池加個保護膜，電池被戳破，可以迅速填補并斷電，防止爆炸。
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但不達標的產品，就有可能在這一步因為隔膜在升溫時沒有形成較好的封閉結構，或者受力不均勻引發(fā)的收縮變形，從而造成電池的內部由于短路而發(fā)生危險。
正溫度系數電阻(PTC)
另外，利用電阻升溫阻值升高的原理所設計的保險措施，也同樣十分有效——當電池發(fā)生過充或者外部短路時，大量的電流會使電池所串聯的正溫度系數電阻升溫，從而導致電阻發(fā)熱、升高阻值，并因此降低流過電池的電流，以保障電池的安全。相當于增加一個電阻守衛(wèi)，過充或短路→電流大→發(fā)熱→電阻提高→降低電流→保證安全。
安全閥
除了以上兩種比較常規(guī)的解決辦法外，還有一種腦洞大開的安全措施也同樣是現今廠商所樂于使用的。電池過充后，受熱后電解液汽化和電解液分解產生氣體，都有可能造成電池內部氣壓的驟然增加，從而導致電池的爆炸。防爆閥或防爆膜正是為此而設計的，它們會及時破裂，釋放電池的內壓，從而保障用戶的財產和人身安全（另外，圓柱型電池正極蓋帽中的防爆閥在變形的同時還可能會切斷與電極片的連接，從而防止電池發(fā)生危險）。就是舍己為人了，安全閥知道電池過充“生氣了”，先引爆自己讓電池“泄氣”，保證安全。
提高電池安全的化學方法
此外，可聚合的添加劑、 電壓敏感隔膜、氧化還原電對、阻燃添加劑等化學方法也同樣是廠商所經常采用的安全措施。
