一、鋰離子電池特性

鋰是化學(xué)周期表上直徑最小也最活潑的金屬。體積小所以容量密度高，廣受顧客與工程師歡迎。可是，化學(xué)特性太活潑，則帶來(lái)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(lái)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(lái)貯存鋰原子。這樣一來(lái)，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)與氧氣接觸而避免爆破。

鋰離子電池的這種原理，使得人們?cè)讷@得它高容量密度的一起，也達(dá)到安全的意圖。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，并獲得一個(gè)電子，還原為鋰原子。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過(guò)來(lái)。為了避免電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會(huì)再加上一種具有很多細(xì)孔的隔閡紙，來(lái)避免短路。好的隔閡紙還能夠在電池溫度過(guò)高時(shí)，主動(dòng)封閉細(xì)孔，讓鋰離子無(wú)法穿越，以自廢武功，避免風(fēng)險(xiǎn)發(fā)作。

保護(hù)措施：鋰電池電芯過(guò)充到電壓高于4.2V后，會(huì)開始發(fā)作副作用。過(guò)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，此時(shí)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(lái)的方向長(zhǎng)出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過(guò)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(guò)充過(guò)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，才能夠一起兼顧到電池的壽數(shù)、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)開始被破壞。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，所開釋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(guò)大時(shí)，鋰離子來(lái)不及進(jìn)入貯存格，會(huì)集合于資料外表。這些鋰離子獲得電子后，會(huì)在資料外表發(fā)作鋰原子結(jié)晶，這與過(guò)充一樣，會(huì)形成風(fēng)險(xiǎn)性。如果電池外殼決裂，就會(huì)爆破。

因而，對(duì)鋰離子電池的保護(hù)，至少要包括：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)有一片保護(hù)板，這片保護(hù)板主要便是提供這三項(xiàng)保護(hù)。可是，保護(hù)板的這三項(xiàng)保護(hù)顯然是不行的，全球鋰電池爆破事件還是頻傳。

要確保電池系統(tǒng)的安全性，有必要對(duì)電池爆破的原因，進(jìn)行更仔細(xì)的剖析。

二、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(wèn)題；

4、注液時(shí)候注液量達(dá)不到工藝要求；

5、裝配制程中激光焊焊接密封功能差,漏氣.測(cè)漏氣漏測(cè)；

6、粉塵,極片粉塵首要易導(dǎo)致微短路,詳細(xì)原因不知道；

7、正負(fù)極片較工藝規(guī)模偏厚,入殼難；

8、注液封口問(wèn)題,鋼珠密封功能不好導(dǎo)致氣鼓；

9、殼體來(lái)料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度；

三、爆破類型剖析

電池芯爆破的類形可概括為外部短路、內(nèi)部短路、及過(guò)充三種。

此處的外部系指電芯的外部，包括了電池組內(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)反響終止或近乎終止，電流驟降，溫度也漸漸下降，從而避免了爆破發(fā)作。可是，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，最終將電池外殼撐破，甚至將電池溫度提高到使資料焚燒并爆破。

內(nèi)部短路主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(guò)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(lái)。并且，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(shuō)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，主要還是由于過(guò)充形成的。由于，過(guò)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，最終高溫將電解液氣體。這種情形，不論是溫度過(guò)高使資料焚燒爆破，還是外殼先被撐破，使空氣進(jìn)去與鋰金屬發(fā)作劇烈氧化，都是爆破收?qǐng)觥?/p>

可是過(guò)充引發(fā)內(nèi)部短路形成的這種爆破，并不一定發(fā)作在充電的當(dāng)時(shí)。有可能電池溫度還未高到讓資料焚燒、發(fā)作的氣體也未足以撐破電池外殼時(shí)，顧客就終止充電，帶手機(jī)出門。這時(shí)很多的微短路所發(fā)作的熱，漸漸的將電池溫度提高，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，才發(fā)作爆破。顧客共同的描繪都是拿起手機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)手機(jī)很燙，扔掉后就爆破。

綜合以上爆破的類型，咱們能夠?qū)⒎辣攸c(diǎn)放在過(guò)充的避免、外部短路的避免、及提升電芯安全性三方面。其間過(guò)充避免及外部短路避免歸于電子防護(hù)，與電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)及電池組裝有較大關(guān)系。電芯安全性提升之重點(diǎn)為化學(xué)與機(jī)械防護(hù)，與電池芯制造廠有較大關(guān)系。