鋰離子電池燃燒或爆炸的原因

鋰離子電池以其高比能量、較高的工作電壓、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)已成為移動(dòng)通訊、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的主要電源之一。然而，鋰離子電池在充放電過(guò)程中由于使用不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)鼓脹燃燒或爆炸的危險(xiǎn)；特別是在濫用條件下（如受熱、過(guò)充、短路、振動(dòng)、擠壓等），電池會(huì)出現(xiàn)燃燒、爆炸乃至人員受傷等情況。因此，研究鋰離子電池的爆炸機(jī)理對(duì)提高鋰離子電池的安全性有重要的意義。

鋰離子電池燃燒或爆炸的可能性主要如下：

一、當(dāng)鋰離子電池受熱時(shí)，電池內(nèi)部的反應(yīng)如一個(gè)反應(yīng)鏈，各個(gè)反應(yīng)相互 促進(jìn)，依次進(jìn)行。首先是SEI膜分解放出熱量加熱了電池，促使負(fù)極與溶劑的反應(yīng)放出更多的熱量，導(dǎo)致負(fù)極與粘結(jié)劑的反應(yīng)、溶劑分 解，接接著正極開(kāi)始進(jìn)行熱分解反應(yīng)，放出大量的熱與氣體，最后導(dǎo) 致電池燃燒或爆炸。

二、在鋰離子電池充電初期，電流通過(guò)電池時(shí)一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，歐姆極化也產(chǎn)生一部分熱量，但電池表面溫度上升的很慢；當(dāng)電池達(dá)到 全充滿狀態(tài)時(shí)，由鋰離子繼續(xù)的嵌入反應(yīng)變成鋰金屬在負(fù)極表面的沉積，溶劑被氧化（由過(guò)充引起的溶劑的氧化反應(yīng)放出的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可逆狀態(tài)下鋰離子與溶劑反應(yīng)放出的熱量）放出的熱量加熱了電池；隨著電池溫度升高，金屬鋰與溶劑反應(yīng)、嵌鋰碳與溶劑反應(yīng)相繼發(fā) 生，熱量失控，同時(shí)伴隨發(fā)生溶劑的分解、粘結(jié)劑與鋰金屬的反應(yīng)。

三、短路、針刺和撞擊對(duì)鋰離子電池造成的危害大致相同。短路時(shí)，電流通過(guò)電池的瞬間產(chǎn)生大量的熱，加熱電池，使電池溫度升高到正極分解的溫度，正極熱分解又導(dǎo)致電池?zé)崃渴Э兀会槾趟俣群芸鞎r(shí)，在針刺的部位造成局部短路并產(chǎn)生大量的熱，使電池內(nèi)部溫度升高到正極熱分解的溫度；當(dāng)鋰離子電池受到撞擊時(shí)，電極上過(guò)電壓損失產(chǎn)生熱量，促使溶劑與負(fù)極的反應(yīng)，放出的熱量又進(jìn)一步加熱電池，促使正極熱分解反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致熱量的失控 。

四、鋰離子電池的設(shè)計(jì)

a正負(fù)極容量比：電池在使用的過(guò)程中，在不同程度都會(huì)有所破壞，那就要求負(fù)極的嵌鋰空間至始至終都要比正極的脫嵌的鋰離子空間大。如在設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮負(fù)極余量的大小，會(huì)造成析鋰，刺穿隔膜，造成短路。

b尺寸：電池的隔膜收縮與極片的寬度，當(dāng)隔膜收縮過(guò)大，極片會(huì)引起短路。

c放電電流：在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的使用放電電流來(lái)設(shè)計(jì)極片的面密度壓實(shí)極耳類型等。當(dāng)面密度過(guò)大，壓實(shí)過(guò)高，極耳截面較小時(shí)，大電流放電，會(huì)產(chǎn)生析鋰，產(chǎn)生大量的熱造成電池爆炸。

d防爆結(jié)構(gòu)：當(dāng)電池內(nèi)壓達(dá)到一定的壓力時(shí)，進(jìn)行排氣減壓的功能防止電池殼體爆炸。目前采用的有刻痕防爆，排氣閥部件。

e保護(hù)系統(tǒng)：對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)過(guò)充過(guò)放過(guò)流短路。