鋰電池電芯爆炸的原因有些?
更新時間:2019-06-24 15:12:34
電池芯爆破的類形可歸納為外部短路、內部短路及過充三種。此處的外部系指電芯的外部,包含了電池組內部絕緣設計不良等所引起的短路。
鋰是化學周期表上直徑最小也最生動的金屬。體積小所以容量密度高,廣受顧客與工程師歡迎。可是,化學特性太生動,則帶來了極高的風險性。鋰金屬暴露在空氣中時,會與氧氣發作劇烈的氧化反響而爆破。為了提升安全性及電壓,科學家們發明晰用石墨及鈷酸鋰等資料來貯存鋰原子。這些資料的分子結構,形成了奈米等級的細微貯存格子,可用來貯存鋰原子。這樣一來,即使是電池外殼決裂,氧氣進入,也會因氧分子太大,進不了這些細微的貯存格,使得鋰原子不會與氧氣觸摸而避免爆破。鋰離子電池的這種原理,使得人們在取得它高容量密度的同時,也到達安全的意圖。鋰離子電池充電時,正極的鋰原子會喪失電子,氧化為鋰離子。鋰離子經由電解液游到負極去,進入負極的貯存格,并取得一個電子,還原為鋰原子。放電時,整個程序倒過來。為了避免電池的正負極直接碰觸而短路,電池內會再加上一種擁有很多細孔的隔閡紙,來避免短路。好的隔閡紙還能夠在電池溫度過高時,自動封閉細孔,讓鋰離子無法穿越,以自廢武功,避免風險發作。
維護措施
鋰電池芯過充到電壓高于4.2V后,會開始發作副作用。過充電壓愈高,風險性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后,正極資料內剩下的鋰原子數量不到一半,此刻貯存格常會垮掉,讓電池容量發作永久性的下降。假如繼續充電,由于負極的貯存格已經裝滿了鋰原子,后續的鋰金屬會堆積于負極資料外表。這些鋰原子會由負極外表往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。這些鋰金屬結晶會穿過隔閡紙,使正負極短路。有時在短路發作前電池就先爆破,這是由于在過充過程,電解液等資料會裂解發作氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲決裂,讓氧氣進去與堆積在負極外表的鋰原子反響,從而爆破。因而,鋰電池充電時,一定要設定電壓上限,才能夠同時兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為4.2V。
鋰電芯放電時也要有電壓下限。當電芯電壓低于2.4V時,部分資料會開始被損壞。又由于電池會自放電,放愈久電壓會愈低,因而,放電時最好不要放到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。因而,3.0V是一個理想的放電截止電壓。
充放電時,除了電壓的約束,電流的約束也有其必要。電流過大時,鋰離子來不及進入貯存格,會集合于資料外表。這些鋰離子取得電子后,會在資料外表發作鋰原子結晶,這與過充一樣,會形成風險性。
萬一電池外殼決裂,就會爆破。因而,對鋰離子電池的維護,至少要包含:充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項。一般鋰電池組內,除了鋰電池芯外,都會有一片維護板,這片維護板首要便是提供這三項維護。可是,維護板的這三項維護顯然是不行的,全球鋰電池爆破事件還是頻傳。要確保電池體系的安全性,有必要對電池爆破的原因,進行更細心的剖析。
電池爆破原因
1、內部極化較大!
2、極片吸水,與電解液發作反響氣鼓。
3、電解液本身的質量,功能問題。
4、注液時候注液量達不到工藝要求。
5、安裝制程中激光焊焊接密封功能差,漏氣、測漏氣漏測。
6、粉塵,極片粉塵首要易導致微短路,具體原因未知。
7、正負極片較工藝規模偏厚,入殼難。
8、注液封口問題,鋼珠密封功能欠好導致氣鼓。
9、殼體來料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度。
爆破類型剖析
電池芯爆破的類形可歸納為外部短路、內部短路及過充三種。此處的外部系指電芯的外部,包含了電池組內部絕緣設計不良等所引起的短路。
當電芯外部發作短路,電子組件又未能切斷回路時,電芯內部會發作高熱,形成部分電解液汽化,將電池外殼撐大。當電池內部溫度高到135攝氏度時,質量好的隔閡紙,會將細孔封閉,電化學反響停止或近乎停止,電流驟降,溫度也漸漸下降,從而避免了爆破發作。可是,細孔封閉率太差,或是細孔根本不會封閉的隔閡紙,會讓電池溫度繼續升高,更多的電解液汽化,最后將電池外殼撐破,乃至將電池溫度提高到使資料燃燒并爆破。內部短路首要是由于銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔閡,或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破膈膜所形成。這些細微的針狀金屬,會形成微短路。
由于,針很細有一定的電阻值,因而,電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生產過程形成,可觀察到的現象是電池漏電太快,多數可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且,由于毛刺細微,有時會被燒斷,使得電池又康復正常。因而,因毛刺微短路引發爆破的機率不高。這樣的說法,能夠從各電芯廠內部都常有充電后不久,電壓就偏低的不良電池,可是卻鮮少發作爆破事件,得到計算上的支持。因而,內部短路引發的爆破,首要還是由于過充形成的。由于,過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結晶,刺穿點到處都是,到處都在發作微短路。因而,電池溫度會逐步升高,最后高溫將電解液氣體。這種景象,不論是溫度過高使資料燃燒爆破,還是外殼先被撐破