锂电池爆炸的原因

锂电池的制作过程,及各材料的配比和电池的使用,都有可能引起锂电池爆炸隐患,下面从:电池制造材料、电池设和电池计使用这三方面来进行分析爆炸的原因。
1、锂电池制造材料:
a正极材料:
其一从材料本身安全性来说,热稳定性LiNiO2<LiNi0.8Co0.202<LiCoO2<LiMn204<LiFePO4 <LiNi3/8Co1/4Mn3/802当温度升高到一定值后,材料分解,产生大量的热;
其二从正极标的理论容量与实际发挥的容量来看,没有脱嵌的锂离子越多,过充时,产生枝晶的可能性就越大,刺穿隔膜引起短路。理论值与实际值相差越小,安全性就越高,钻酸锂270-140<锰酸锂148-110<磷酸铁锂170-130,且铁锂的电压只有3.2V,安全性最高。热分解温度:钻:锰:铁锂=180:200:220
b锂电池隔膜:隔膜热闭孔性对电池的安全有很大的影响,当温度超过120-135度,如隔膜没有闭孔,电池继续升温,内压升高到极限,电池就会爆炸。如温度过高,隔膜会熔化,从而引起电池大面积的短路,这就要求隔膜要有很高的熔点。
c锂电池电解液:电解液在电池内即起到导电作用,同时又要能起到保护作用,当充电电压到一定值时,形成络合物,在电池内部形成大面积的断路,使正负极通过电流减小,电池温度降低。
d极耳(铝镍带):在设计时,可能大家都没有太多的去考虑这一因素,其实极耳是连接电池内外的桥梁,当短路时,会承受很大的电流,其通过的电流密度当超过极耳最大电流密度时,会产生大量的热,致电池内部温度升高,内压增大。
e壳体:钢壳铝壳软包,材料储高压能力比较:钢壳<铝壳<软包,选用软包铝塑膜最为安全,这与它的封边有一定的关系,当压力超过最大内压值时,封口处破裂,气体排出,电池一般不会爆炸。
2、锂电池的设计
a正负极容量比:电池在使用的过程中,在不同程度都会有所破坏,那就要求负极的嵌锂空间至始至终都要比正极的脱嵌的锂离子空间大。如在设计时,没有考虑负极余量的大小,会造成析锂,刺穿隔膜,造成短路。
b尺寸:电池的隔膜收缩与极片的宽度,当隔膜收缩过大,极片会引起短路。
c放电电流:在设计时根据产品的使用放电电流来设计极片的面密度压实极耳类型等。当面密度过大,压实过高,极耳截面较小时,大电流放电,会产生析锂,产生大量的热造成电池爆炸。

d防爆结构:当电池内压达到一定的压力时,进行排气减压的功能防止电池壳体爆炸。目前采用的有刻痕防爆,排气阀部件。
e保护系统:对电池进行保护过充过放过流短路。

3、锂电池的使用:
a过充电:当电压超过4.2V以上时,电解液分解,产生大量气体,电池内压升高,过充负极表面析锂,电洒爆炸。
b高温环境:高温环境使用电池胀气,电解液分解。
c保护系统失效外线路短路:用户在使用时,外线路短路,造成电池爆炸。
d机械性的:刺穿碰撞造成电池短路爆炸。

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