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怎么設(shè)計(jì)安全鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量：891次  |  2019年09月20日  

因引起手機(jī)爆炸的恐慌心理總是讓人們在事情過去后還心有余悸，包括戴爾、蘋果這樣的全球品牌也有過類似的尷尬情況。這使人們不得不考慮一個(gè)問題：鋰電池的爆炸是不可避免的的嗎？



手機(jī)、筆記本等所用的是，所謂鋰離子電池就是靠鋰離子在正負(fù)極間的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電量供應(yīng)和釋放的裝置，它要求鋰離子在正負(fù)極間進(jìn)行穿梭運(yùn)動(dòng)時(shí)不能附加其它影響因素，即干凈地運(yùn)動(dòng)。從理論上來說，這種設(shè)計(jì)是完全可以實(shí)現(xiàn)的，但在實(shí)踐過程中，由于鋰離子電池是敏感性極強(qiáng)的產(chǎn)品，任何一點(diǎn)異常的情況都可能導(dǎo)致電池出現(xiàn)問題。


所有的鋰電池爆炸都是由短路引起的，引起短路的現(xiàn)象有過充、過放、過流、過熱，它們是通過鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)而形成電池短路的，所謂內(nèi)因決定外因的意思，鋰電池結(jié)構(gòu)本身是一個(gè)工藝制造過程，而工藝制造過程是難以100%避免瑕疵存在的。


鋰離子逗留的正負(fù)極應(yīng)該潔凈，穿梭其間的電解液、隔膜也應(yīng)無雜質(zhì)，但在制造過程中，電解液與隔膜難以完全避免沾著金屬粉塵、銅箔或者鋁箔等碎片。當(dāng)人們使用不當(dāng)(過充、過放、過流)或者把鋰電池置于極端環(huán)境(過高溫度)下，鋰電池就會(huì)過熱，碎片在常溫下的安靜狀態(tài)被打破，從而會(huì)在一個(gè)較熱的電解液空間中進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)。下一步，如果碎片接近了隔膜，熱的碎片將影響隔膜的隔離作用，也就造成短路。


可見，短路是由于兩個(gè)原因引起的：一是電池體內(nèi)有雜質(zhì)，二是雜質(zhì)會(huì)運(yùn)動(dòng)，二者的中介是發(fā)熱，因此，短路必然有發(fā)熱伴隨，而發(fā)熱并不必然短路。第三步，短路會(huì)迸發(fā)火花，而電解液是易燃液體，火花在一個(gè)密閉的空間中就會(huì)引發(fā)電池的燃燒和爆炸，這一點(diǎn)很容易理解。因此，現(xiàn)在有一種以膠體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)，可以降低短路的概率。但也不能完全避免。


一旦電池發(fā)生短路，視電池結(jié)構(gòu)和溫度高低程度的不同，一般來說，電池體會(huì)出現(xiàn)漏液、燃燒和爆炸三種情況，而燃燒引發(fā)的安全問題最為嚴(yán)重。


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