鉅大LARGE | 點擊量：1535次 | 2022年08月20日
鋰離子電池容易爆炸嗎？
鋰聚合物電池用久了里面會產生氣體，所以會膨脹。
到一定程度的時候，電池外殼的封口處會漏液，所以還是不要用的好
為什么用鋰離子電池？相較于其它種類的充電電池，鋰離子電池有許多優點，這其中最重要的一個，就是它的能量密度。鋰離子電池的電極一般是用鋰化合物和石墨（純碳）所構成，兩者都是非常輕的材料，同時鋰也是一個反應性非常強的元素，因此原子的鍵結中可以存放更多的能量。這兩者相加，就意味著在現有的充電電池中，想擁有同樣的蓄電量的話，鋰離子電池是最輕的，適合手機、筆電、數字相機等隨身物品使用。此外，鋰離子沒有記憶效應，也就是說鋰離子電池不必先把電力放光才能再充電，而且蓄電量也不會太快減少，大約每個月減少0.1%的電力（算上保護回路的需求也才5%，鎳氫電池大約每個月減少20%）。最后，它還可以歷經數百次的充放電，依然生龍活虎。
但鋰離子電池也有缺點。其中最主要的一個，就是它的總蓄電力（最大電量）會隨著出廠時間增加而減少--無論你用不用鋰離子電池，出廠2~3年后電池的最大蓄電力都會大幅降低，甚至無法使用，因此「買了放著」是完全錯誤的做法。其次，鋰離子電池很怕熱，在高溫的環境上最大蓄電量降低的效應會被加速，這部份后面會再補充。再者，鋰離子電池也怕過放電，一但放電超過某個程度，電力可能會再也充不進去。當然，鋰離子電池還有會爆炸的危險，這是大家都知道的。
為什么鋰離子電池會爆炸？這要從它的化學性質談起...鋰離子電池的化學小姜這里盡量不講的太深入（其實是自已也不是完全懂orz），但簡單來說，鋰離子電池和所有充電電池一樣，都有一個正極材料和一個負極材料，在這里正極材料是通常是鋰鈷氧（LiCoO2），而負極材料則有很多種，最常見的石墨（碳）。充電時鋰鈷氧中的鋰離子會游過中間的電解質，附著在負極上，而放電（上圖）時則是相反，從負極的碳游回鋰鈷氧這一側。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在一顆以石墨為負極的鋰離子電池里，是用一層鋰鈷氧，一層裝有電解質的分隔物、一層石墨為一組，一組一組的迭起來。在手機電池那種薄型電池中，里面就是這樣一層一層迭起來的，而在筆電里則通常是把這一片片的材料卷成圓柱狀，變成像3號電池那樣的東西。在鋰離子電池中，帶有最大的危險的不是兩個電極，而是中間的有機電解質溶劑，以易燃的醚類最多。當電池因為任何原因短路時，電池內能量會在短時間以熱的形式釋放出來，點燃這些做為溶劑的醚類，引發爆炸。
過放電時鋰離子會和鋰鈷氧直接發生反應，產生氧化鋰和氧化鈷。這個反應是不可逆，所以過放電的鋰離子電池就等于報銷了。
鋰離子電池很容易爆炸嗎？在工研院得到的經驗是：「怎么這么難爆啊！」在工研院，他們裝了一臺機器，用鉆頭刺穿平板狀況的薄型電池，基本上必需要是新的、充飽電的電池才有最大的爆炸危險，只要是用過一段時間的電池，不僅最大電壓會大為降低，而且里面使用的材料也會「鈍化」，變得不那么容易反應。我們準備了一大堆舊電池準備要爆個過癮，沒有想到的是，不僅全部的舊電池都沒爆掉，連全新的電池都不見得每顆都爆。這是不是說買二手的電池搞不好比較安全？XD
但是爆炸是一回事，我們從探針上的溫度計還是看到了非常可怕的溫度，電池短路后內部溫度常常在100度以上，想必這么燙一塊東西放在褲子口袋里還是不可能舒服的吧！
鋰離子電池有什么安全措施？為了避免鋰離子電池過熱，甚至爆炸，現代的鋰離子電池內建了許多自我保護的機制。首先，每顆鋰離子電池（或在筆電的例子中，整組電池組）都內建了一顆控制芯片，這顆控制芯片會監控電池的電壓（電池組的話，會監控其中每個電池的個別電壓）和溫度，超出設定的范圍，芯片就會自動斷電。此外，每顆電池還會設計排氣孔，讓因高溫產生的氣體可以順利地排掉，不至于累積產生爆炸。
這些保護措施對沒有實體受到傷害的電池來說是足夠了，但如果是被破壞（例如被穿刺）的鋰電池怎么辦？這就是工研院新研發的STOBA電池的強項了。STOBA電池在電解液內加入了一種「奈米級的高分子材料」，當受熱時，這種高分子材料會聚合成一種具有隔離效果的薄膜，阻止鋰離子的流動，切斷暴走的短路電池繼續加熱電池的可能。這種技術不僅阻止電池爆炸，也阻止了電池可能過熱的危險，大部份我們看到的實驗，溫度都沒超過攝氏60度--還是會燙，但至少沒有引燃周圍可燃物的危險。
另外兩個影響蓄電量降低的因素，一是溫度，二是電池充多飽。無論你做什么（或不做什么），鋰電池的總蓄電量都是不斷地在下降的，但高溫和充到飽卻會加速下降的速度。因此買一臺不那么熱情的筆電，不僅對生育能力有正面的幫助，對減緩電池的蓄電量的降低也是幫助很大的。另外，如果計算機有相關的設定的話，將電池充到八分飽能將蓄電量降低的速度減少為一半--意即如果每次都將電池充到飽，一年之后本來可以跑4小時的計算機只能跑2小時的話，那每次都只將電池充到八分飽，一年之后計算機還可以跑3小時。
首先，如果不是負極析鋰（鋰離子被碳結合不完全產生鋰結晶），鋰離子均在穩定態，不會由于鋰與空氣發生反應。即使析鋰，也不是燃燒主因。之所以自燃，是由于電池被破壞后，1、金屬兇器造成電池短路；2、外力破壞造成隔膜損壞導致電池短路。直流短路時發熱巨大，造成電池熱失控，熱失控時會在毫秒級時間內溫升至300攝氏度以上。鋰電池內最主要的易燃物其實是電解液，在沒有阻燃劑的情況下（實際上各家產品里都有阻燃劑），電解液燃點約130攝氏度。現已發生的大型電動車事故，歸根結底均為電池遭到破壞，電解液流出并燃燒所致。但是，也分技術體系，眾所周知鋰離子電池大致分為鈷鋰、錳鋰、三元、鐵鋰等，其中鈷鋰和三元的熱失控溫度均低于300攝氏度，錳鋰約400攝氏度，鐵鋰高于700攝氏度，最近另有鐵錳鋰二元產品，根據摻雜的不同，熱失控臨界在400-600攝氏度。可見區別很大，這也是鐵鋰之所以安全的原因之一。所以，在鐵鋰國標中，金屬針刺試驗是一項必做的安全試驗。也就是說，符合我國要求的鐵鋰電池，在針刺后是不應燃燒和爆炸的。這個試驗做的很多，基本無異議，甚至我碰到部分產品針刺后還可繼續使用的。而題主提到的刀割又更擴大了破壞性，這個試驗我也曾經嘗（zuo）試（si）過，電池并未發生燃燒或爆炸。在近年的一些第三方檢測中，監督機構要求解刨電池查看是否有內并結構，標準是統一電解液結構中是否只有一個電池，我們也蹭多次劃開電池進行解釋，均未現安全問題。所以，具備符合國家標準的鐵鋰電池產品，由于其化學特性，以及添加了阻燃劑后的保障，刀割后是不應發生自燃的。其他產品則無法保證了。當然由于我這里主作鐵鋰，對錳鋰等產品的標準不熟悉，也希望同行追加答案予以指正。理論上來說金屬異物穿刺試驗應該是基礎中的基礎。
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