锂电池发鼓胀气和爆炸原因分析.docx

一、锂离子电池特性 锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。 体积
小所以容量密度高，广受消费者与工程师欢迎。但是，化学特性太活泼， 则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时，会与氧气产生激烈的氧 化反应而爆炸。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钻酸锂 等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了奈米等级的细小储存 格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入， 也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接 触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理，使得人们在获得它高容量密度的 同时，也达到安全的目的。 锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子， 氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去，进入负极的储存格，并获 得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防止电池的 正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来 防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离 子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。 保护措施： 锂电池电芯过充
，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈 高。，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此 时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电，由于 负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。
这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属 结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这 是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力 阀鼓涨破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。因 此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、
容量、和安全性。最理想的充电电压上限为 。锂电芯放电时也要有电 压下限。当电芯电压低于 ，部分材料会开始被破坏。又由于电池会 自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到 。锂
，所释放的能量只占电池容量的 3%左
右。因此，。 充放电时，除了电压的限制，
电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集 于材料表面。这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这 与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸。 因此，对锂
离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上 限三项。一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保 护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三项保护显然是不够的， 全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆 炸的原因，进行更仔细的分析。
二、电池爆炸原因：
1、内部极化较大；
2、极片吸水，与电解液发生反应气鼓；
3、电解液本身的质量，性能问题；
4、注液时候注液量达不到工艺要求；
5、装配制程中激光焊焊接密封性能差，；
6、粉尘,极片粉尘首先易导致微短路，具体原因未知；
7、正负极片较工艺范围偏厚，入克难；
8、注液封口问题，钢珠密封性能不好导致气鼓;
9、壳体来料存在壳壁