鋰電池電芯爆炸的原因有些?
更新時(shí)間:2019-06-24 15:12:34
電池芯爆破的類形可歸納為外部短路、內(nèi)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(nèi)部絕緣設(shè)計(jì)不良等所引起的短路。
鋰是化學(xué)周期表上直徑最小也最生動(dòng)的金屬。體積小所以容量密度高,廣受顧客與工程師歡迎??墒牵瘜W(xué)特性太生動(dòng),則帶來了極高的風(fēng)險(xiǎn)性。鋰金屬暴露在空氣中時(shí),會(huì)與氧氣發(fā)作劇烈的氧化反響而爆破。為了提升安全性及電壓,科學(xué)家們發(fā)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(jié)構(gòu),形成了奈米等級(jí)的細(xì)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(jìn)入,也會(huì)因氧分子太大,進(jìn)不了這些細(xì)微的貯存格,使得鋰原子不會(huì)與氧氣觸摸而避免爆破。鋰離子電池的這種原理,使得人們?cè)谌〉盟呷萘棵芏鹊耐瑫r(shí),也到達(dá)安全的意圖。鋰離子電池充電時(shí),正極的鋰原子會(huì)喪失電子,氧化為鋰離子。鋰離子經(jīng)由電解液游到負(fù)極去,進(jìn)入負(fù)極的貯存格,并取得一個(gè)電子,還原為鋰原子。放電時(shí),整個(gè)程序倒過來。為了避免電池的正負(fù)極直接碰觸而短路,電池內(nèi)會(huì)再加上一種擁有很多細(xì)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(shí),自動(dòng)封閉細(xì)孔,讓鋰離子無法穿越,以自廢武功,避免風(fēng)險(xiǎn)發(fā)作。
維護(hù)措施
鋰電池芯過充到電壓高于4.2V后,會(huì)開始發(fā)作副作用。過充電壓愈高,風(fēng)險(xiǎn)性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后,正極資料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半,此刻貯存格常會(huì)垮掉,讓電池容量發(fā)作永久性的下降。假如繼續(xù)充電,由于負(fù)極的貯存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰金屬會(huì)堆積于負(fù)極資料外表。這些鋰原子會(huì)由負(fù)極外表往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過隔閡紙,使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)作前電池就先爆破,這是由于在過充過程,電解液等資料會(huì)裂解發(fā)作氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲決裂,讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極外表的鋰原子反響,從而爆破。因而,鋰電池充電時(shí),一定要設(shè)定電壓上限,才能夠同時(shí)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(shí)也要有電壓下限。當(dāng)電芯電壓低于2.4V時(shí),部分資料會(huì)開始被損壞。又由于電池會(huì)自放電,放愈久電壓會(huì)愈低,因而,放電時(shí)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(gè)理想的放電截止電壓。
充放電時(shí),除了電壓的約束,電流的約束也有其必要。電流過大時(shí),鋰離子來不及進(jìn)入貯存格,會(huì)集合于資料外表。這些鋰離子取得電子后,會(huì)在資料外表發(fā)作鋰原子結(jié)晶,這與過充一樣,會(huì)形成風(fēng)險(xiǎn)性。
萬一電池外殼決裂,就會(huì)爆破。因而,對(duì)鋰離子電池的維護(hù),至少要包含:充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項(xiàng)。一般鋰電池組內(nèi),除了鋰電池芯外,都會(huì)有一片維護(hù)板,這片維護(hù)板首要便是提供這三項(xiàng)維護(hù)??墒牵S護(hù)板的這三項(xiàng)維護(hù)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(duì)電池爆破的原因,進(jìn)行更細(xì)心的剖析。
電池爆破原因
1、內(nèi)部極化較大!
2、極片吸水,與電解液發(fā)作反響氣鼓。
3、電解液本身的質(zhì)量,功能問題。
4、注液時(shí)候注液量達(dá)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(dǎo)致微短路,具體原因未知。
7、正負(fù)極片較工藝規(guī)模偏厚,入殼難。
8、注液封口問題,鋼珠密封功能欠好導(dǎo)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(nèi)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(nèi)部絕緣設(shè)計(jì)不良等所引起的短路。
當(dāng)電芯外部發(fā)作短路,電子組件又未能切斷回路時(shí),電芯內(nèi)部會(huì)發(fā)作高熱,形成部分電解液汽化,將電池外殼撐大。當(dāng)電池內(nèi)部溫度高到135攝氏度時(shí),質(zhì)量好的隔閡紙,會(huì)將細(xì)孔封閉,電化學(xué)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(fā)作??墒?,細(xì)孔封閉率太差,或是細(xì)孔根本不會(huì)封閉的隔閡紙,會(huì)讓電池溫度繼續(xù)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(nèi)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(jié)晶穿破膈膜所形成。這些細(xì)微的針狀金屬,會(huì)形成微短路。
由于,針很細(xì)有一定的電阻值,因而,電流不見得會(huì)很大。銅鋁箔毛刺系在生產(chǎn)過程形成,可觀察到的現(xiàn)象是電池漏電太快,多數(shù)可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且,由于毛刺細(xì)微,有時(shí)會(huì)被燒斷,使得電池又康復(fù)正常。因而,因毛刺微短路引發(fā)爆破的機(jī)率不高。這樣的說法,能夠從各電芯廠內(nèi)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(fā)作爆破事件,得到計(jì)算上的支持。因而,內(nèi)部短路引發(fā)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(jié)晶,刺穿點(diǎn)到處都是,到處都在發(fā)作微短路。因而,電池溫度會(huì)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