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如何設(shè)計鋰電池更為安全?

鉅大LARGE  |  點擊量:470次  |  2019年06月04日  

鋰電池引起手機爆炸的恐懼心理總是讓人們在事情過去還心有余悸,三星、蘋果這樣的全球品牌也有過類似的危險情況。這使人們不得不考慮一個問題:鋰電池的爆炸是不可避免的的嗎?

手機、筆記本所用的是鋰電池,鋰電池就是靠鋰離子在正負極間的運動來進行化學(xué)反應(yīng)從而提供電量供應(yīng)和釋放的裝置,它要求鋰離子在正負極間進行穿梭運動時不附加其它影響因素。從技術(shù)上來說,這種設(shè)計是完全可以實現(xiàn)的,但在實踐過程中,由于鋰離子電池是活性極強的產(chǎn)品,任何一點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。當人們使用不當(過充、過放、過流)或者把鋰電池置于極端環(huán)境(過高溫度)下,鋰電池就會過熱,碎片在常溫下的安靜狀態(tài)被打破,從而會在一個較熱的電解液空間中進行熱運動。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,短路是由于兩個原因引起的:一是電池體內(nèi)有雜質(zhì),二是雜質(zhì)會運動,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,短路會迸發(fā)火花,而電解液是易燃液體,火花在一個密閉的空間中就會引發(fā)電池的燃燒和爆炸,這一點很容易理解。因此,現(xiàn)在有一種聚合物鋰電池以膠體電解質(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)的安全問題最為嚴重。

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