安全的鋰電池需要怎樣的內部結構設計?
因鋰電池引起手(shou)機爆炸的恐慌心理總是讓(rang)人們(men)在(zai)事情(qing)過去后還心有(you)余(yu)悸,包括戴爾、蘋果這(zhe)樣的全球品(pin)牌也有(you)過類似的尷尬情(qing)況。這(zhe)使人們(men)不(bu)得不(bu)考慮一個問題:鋰電池的爆炸是不(bu)可避免的的嗎?
手機、筆記本等所用的是鋰離子電池,所謂鋰離子電池就是(shi)(shi)靠(kao)鋰(li)離子在(zai)正負極間的(de)(de)運(yun)動來(lai)實(shi)(shi)現電量供(gong)應和(he)釋放(fang)的(de)(de)裝置,它要求鋰(li)離子在(zai)正負極間進行穿梭運(yun)動時(shi)不能附加(jia)其它影(ying)響因素,即干(gan)凈地運(yun)動。從理(li)論上來(lai)說,這種設計是(shi)(shi)完全可以實(shi)(shi)現的(de)(de),但(dan)在(zai)實(shi)(shi)踐過程中,由(you)于(yu)鋰(li)離子電池是(shi)(shi)敏感性極強的(de)(de)產品,任何一點異常(chang)的(de)(de)情況都可能導致電池出現問題(ti)。
所(suo)有的鋰電池爆(bao)炸(zha)都是(shi)由短(duan)(duan)路引起(qi)的,引起(qi)短(duan)(duan)路的現象(xiang)有過(guo)(guo)充(chong)、過(guo)(guo)放、過(guo)(guo)流(liu)、過(guo)(guo)熱,它(ta)們是(shi)通過(guo)(guo)鋰電池內部結(jie)構而形成(cheng)電池短(duan)(duan)路的,所(suo)謂內因決定外因的意(yi)思(si),鋰電池結(jie)構本身是(shi)一(yi)個工藝(yi)制造過(guo)(guo)程,而工藝(yi)制造過(guo)(guo)程是(shi)難(nan)以100%避免瑕疵存在的。
鋰離(li)子(zi)逗留的(de)(de)(de)正負極應(ying)(ying)該潔凈,穿梭其間的(de)(de)(de)電(dian)(dian)解液(ye)、隔(ge)膜(mo)(mo)也應(ying)(ying)無雜質,但在(zai)制(zhi)造過(guo)(guo)程中,電(dian)(dian)解液(ye)與隔(ge)膜(mo)(mo)難以(yi)完全(quan)避免(mian)沾著金屬粉塵(chen)、銅箔(bo)或者鋁箔(bo)等碎(sui)片。當人們(men)使用不當(過(guo)(guo)充、過(guo)(guo)放、過(guo)(guo)流)或者把(ba)鋰電(dian)(dian)池(chi)置于極端環境(過(guo)(guo)高溫度)下(xia),鋰電(dian)(dian)池(chi)就會(hui)過(guo)(guo)熱(re)(re),碎(sui)片在(zai)常溫下(xia)的(de)(de)(de)安(an)靜(jing)狀(zhuang)態被打破,從(cong)而會(hui)在(zai)一(yi)(yi)個較熱(re)(re)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)解液(ye)空間中進行熱(re)(re)運動。下(xia)一(yi)(yi)步,如(ru)果碎(sui)片接近了隔(ge)膜(mo)(mo),熱(re)(re)的(de)(de)(de)碎(sui)片將(jiang)影(ying)響隔(ge)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)隔(ge)離(li)作用,也就造成(cheng)短(duan)路(lu)。
可見,短(duan)(duan)(duan)路是由(you)于兩個(ge)原因引(yin)起的(de):一(yi)是電(dian)池體內有雜質(zhi),二是雜質(zhi)會運動,二者的(de)中介是發(fa)熱,因此,短(duan)(duan)(duan)路必(bi)然有發(fa)熱伴隨,而(er)發(fa)熱并不必(bi)然短(duan)(duan)(duan)路。第三(san)步,短(duan)(duan)(duan)路會迸發(fa)火花,而(er)電(dian)解液(ye)是易燃(ran)液(ye)體,火花在一(yi)個(ge)密(mi)閉的(de)空(kong)間中就會引(yin)發(fa)電(dian)池的(de)燃(ran)燒和爆(bao)炸,這一(yi)點很容易理(li)解。因此,現在有一(yi)種聚合物(wu)鋰電(dian)池以膠(jiao)體電(dian)解質(zhi)代替液(ye)體電(dian)解質(zhi),可以降低短(duan)(duan)(duan)路的(de)概(gai)率。但也不能完(wan)全(quan)避免(mian)。
一旦電池發生短路,視電池結構和溫度高低程度的不同,一般來說,電池體會出現漏液(ye)、燃燒(shao)和爆炸三種(zhong)情況,而燃燒(shao)引發的安全問題最為嚴重。
本文摘自(zi)于中國鋰電網
