安全的鋰電池需要怎樣的內部結構設計?
因鋰電池引起手機爆(bao)炸的(de)恐慌(huang)心理總是讓人(ren)們(men)在事情過去后還(huan)心有余悸,包括戴爾、蘋(pin)果(guo)這(zhe)樣的(de)全球品(pin)牌也有過類(lei)似的(de)尷尬情況。這(zhe)使人(ren)們(men)不得不考慮一個問題:鋰電池的(de)爆(bao)炸是不可(ke)避免的(de)的(de)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)靠鋰離(li)子在正負極間(jian)的運動來(lai)實現電(dian)量供應和釋放的裝置,它(ta)要(yao)求鋰離(li)子在正負極間(jian)進(jin)行穿梭運動時不能(neng)附加(jia)其它(ta)影響因素(su),即干凈地(di)運動。從理論上來(lai)說,這種設計(ji)是(shi)完全可(ke)以實現的,但(dan)在實踐過程中(zhong),由于鋰離(li)子電(dian)池是(shi)敏(min)感性(xing)極強的產品,任何一點異常的情況都可(ke)能(neng)導(dao)致電(dian)池出現問題。
所(suo)有的(de)鋰電池(chi)爆炸都是(shi)(shi)由短路引起的(de),引起短路的(de)現象(xiang)有過(guo)(guo)充、過(guo)(guo)放、過(guo)(guo)流、過(guo)(guo)熱,它(ta)們是(shi)(shi)通過(guo)(guo)鋰電池(chi)內部(bu)結構而(er)形成電池(chi)短路的(de),所(suo)謂內因(yin)決定外(wai)因(yin)的(de)意思,鋰電池(chi)結構本身是(shi)(shi)一個(ge)工藝制造過(guo)(guo)程,而(er)工藝制造過(guo)(guo)程是(shi)(shi)難以100%避免(mian)瑕(xia)疵存在(zai)的(de)。
鋰(li)離(li)子逗留(liu)的正(zheng)負極應(ying)(ying)該潔(jie)凈,穿(chuan)梭其(qi)間(jian)(jian)的電解液、隔膜(mo)也應(ying)(ying)無雜質,但在制造過程中,電解液與(yu)隔膜(mo)難以完全避免沾著(zhu)金屬粉塵、銅箔或(huo)者鋁箔等碎片(pian)。當人們(men)使(shi)用不(bu)當(過充、過放、過流)或(huo)者把鋰(li)電池置于極端環境(過高(gao)溫度)下(xia),鋰(li)電池就會過熱,碎片(pian)在常(chang)溫下(xia)的安靜狀態被打破(po),從而會在一(yi)個較熱的電解液空間(jian)(jian)中進行熱運動。下(xia)一(yi)步(bu),如(ru)果碎片(pian)接(jie)近了隔膜(mo),熱的碎片(pian)將影響隔膜(mo)的隔離(li)作用,也就造成短路。
可見,短路(lu)(lu)(lu)是由于(yu)兩個原因引起(qi)的:一是電(dian)池體(ti)內有(you)雜質,二是雜質會運動,二者(zhe)的中(zhong)(zhong)介是發熱(re),因此,短路(lu)(lu)(lu)必(bi)然有(you)發熱(re)伴隨,而(er)發熱(re)并不必(bi)然短路(lu)(lu)(lu)。第(di)三(san)步,短路(lu)(lu)(lu)會迸發火花(hua),而(er)電(dian)解液是易(yi)燃液體(ti),火花(hua)在(zai)一個密閉的空間中(zhong)(zhong)就會引發電(dian)池的燃燒和爆(bao)炸,這一點很容(rong)易(yi)理解。因此,現(xian)在(zai)有(you)一種聚(ju)合物鋰(li)電(dian)池以膠體(ti)電(dian)解質代(dai)替液體(ti)電(dian)解質,可以降低短路(lu)(lu)(lu)的概率(lv)。但(dan)也(ye)不能(neng)完全避免。
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(hui)出(chu)現漏(lou)液、燃(ran)燒和爆炸三種情況,而燃(ran)燒引發的安全問題(ti)最為嚴重。
本文摘自于中(zhong)國鋰電網