电池鼓壳和爆炸的原因分析.docx

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高,广受消费者与工程师欢迎。但是,化学特性太活泼,则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时,会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构,形成了奈米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理,使得人们在获得它高容量密度的同时, 也达到安全的目的。锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去,进入负极的储存格,并获得一个电子,还原为锂原子。放电时,整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路,电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸,来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时,自动关闭细孔,让锂离子无法穿越,以自废武功,防止危险发生。保护措施锂电池芯过充到电压高于4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。

高,广受消费者与工程师欢迎。但是,化学特性太活泼,则带来了极高的

危险性。锂金属暴露在空气中时,会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。

为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂

原子。这些材料的分子结构,形成了奈米等级的细小储存格子,可用来储

存锂原子。这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太

大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

锂离子电池的这种原理,使得人们在获得它高容量密度的同时, 也达到安

全的目的。

锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。锂离

子经由电解液游到负极去,进入负极的储存格,并获得一个电子,还原为

锂原子。放电时,整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短

路,电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸,来防止短路。好的隔膜

纸还可以在电池温度过高时,自动关闭细孔,让锂离子无法穿越,以自废

武功,防止危险发生。

保护措施

锂电池芯过充到电压高于

4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压愈

高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于

4.2V后,正极材料内剩下的锂

原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。

锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度

积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限,才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V 时,部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到 2.4V才停止。锂电池从 3.0V放电到2.4V这段期间,所释放的能量只占电池容量的3%

积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝

状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。有时在短路发生

前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,

使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子

反应,进而爆炸。因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限,才可以同

时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为

4.2V。

锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于

2.4V 时,部分材料

会开始被破坏。又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时

最好不要放到 2.4V才停止。锂电池从 3.0V放电到2.4V这段期间,所释

放的能量只占电池容量的

3%左右。因此,3.0V 是一个理想的放电截止

电压。

充放电时,除了电压的限制,电流的限制也有其必要。电流过大时,

锂离子来不及进入储存格,会聚集于材料表面。这些锂离子获得电子后,

会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。万一电池

外壳破裂,就会爆炸。

因此,对锂离子电池的保护,至少要包含:充电电压上限、放电电压

下限、及电流上限三项。一般锂电池组内,除了锂电池芯外,都会有一片

保护板,这片保护板主要就是提供这三项保护。但是,保护板的这三项保

如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子, 后续的锂金属会堆

性,必须对电池爆炸的原因,进行更仔细的分析。电池爆炸原因1、内

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