爆炸類型分析

鋰離子電池的爆炸類型重要分為短路和過充，短路又分為內部短路和外部短路。

讓我們從外部短路開始。原理很簡單。一種導電物質將電池外部的正極和負極連接起來。當外部短路發(fā)生時，電流新增，電池開始升溫。當熱量新增時，電解質分解，出現(xiàn)大量氣體，電池膨脹。我們講過很多具有封閉功能的膜，在一定的溫度下，膜會封閉，阻止鋰離子的轉移，然后阻止化學反應，電流下降，溫度下降，這就防止了電池爆炸。當然，以上只是基于一個好質量的膜片。

內部短路重要是銅箔和鋁箔的毛刺刺穿隔膜，或鋰原子的枝晶晶體穿透隔膜。這些微小的針狀金屬會導致微短路。因為很薄有一定的阻值，所以電流不一定很大。銅箔在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)毛刺。觀察到的現(xiàn)象是電池泄漏和快速自放電，其中大部分可以通過短路測試儀檢測到。由于毛刺很小，它有時會燃燒掉，使電池恢復正常。因此，由毛刺短路引起爆炸的概率不高。毛刺重要來自切割，激光切割很少毛刺。而枝晶源多、電流大、析鋰等都會引起。

由充電過度引起的爆炸是比較常見的。電池過充后，極板上到處都是針狀鋰晶體，到處都是擊穿點，到處都是微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，最后高溫會電解出氣體。這種情況下，無論是溫度過高使材料燃燒爆炸，還是外殼先爆炸，使空氣進入鋰金屬強烈氧化，都是爆炸!!但是這種由充電過度引起的內部短路引起的爆炸，并不一定發(fā)生在充電時。我們以通常的方式,分析了手機電池,還有一個情況下,電池溫度不夠高的材料燃燒出現(xiàn)的氣體并沒有強大到足以爆炸電池的情況下,所以我們停止充電,帶手機出去。此時，大量的微短路所出現(xiàn)的熱量慢慢提高了電池的溫度，一段時間后，就會發(fā)生爆炸。消費者通常描述拿起他們的手機，發(fā)現(xiàn)它們很熱，把它們扔掉，然后爆炸。雖然現(xiàn)在很多都有自動關機功能，但還是溫馨提醒，盡量不要長時間充電。

保護機制

不管是充電還是放電，我們都有一個測量方法，我們通常用電壓來阻止它。以鎳鈷錳酸鋰和石墨陰極三元電池為例。當電池充電電壓高于4.2v時，危險也會悄然而至。電壓越高，危險越大。因為當電壓高于4.2v時，正極材料中的鋰原子數(shù)量減少，持有原子的結構坍塌，永久不可逆。假如你繼續(xù)充電，那么陰極已經(jīng)充滿了鋰離子，鋰離子在陰極表面與電子形成鋰金屬，我們稱之為樹突，這些樹突穿透膜，短路陽極和陰極。過充還會升高溫度，溫度超過180℃，電解液就會分解，出現(xiàn)大量的氣體和熱量，外殼就會膨脹，破裂后，氧氣變成鋰金屬，劇烈的反應也會爆炸。因此，充電電壓上限是一種保護措施。

鋰離子電池放電也必須有一個較低的電壓限制。當電池電壓低于2.4v時，部分材料開始損壞。而且由于電池會自放電，電壓越長越低，因此，最好不要把放電到2.4V停止。在3.0v至2.4v放電期間，鋰離子電池只能釋放約3%的容量。一般來說，我們選擇3.0v作為我們的三部分電池的理想放電截止電壓。所以不要做過頭，這是另一種保護。