钜大LARGE | 点击量：1035次 | 2019年06月20日
锂离子电池特性
一、锂离子电池特性
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高，广受顾客与工程师欢迎。可是，化学特性太活泼，则带来了极高的风险性。锂金属暴露在空气中时，会与氧气发作剧烈的氧化反响而爆破。为了提升安全性及电压，科学家们发明晰用石墨及钴酸锂等资料来贮存锂原子。这些资料的分子结构，形成了奈米等级的细微贮存格子，可用来贮存锂原子。这样一来，即使是电池外壳决裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细微的贮存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆破。
锂离子电池的这种原理，使得人们在获得它高容量密度的一起，也达到安全的意图。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，进入负极的贮存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了避免电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种具有很多细孔的隔阂纸，来避免短路。好的隔阂纸还能够在电池温度过高时，主动封闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，避免风险发作。
保护措施：锂电池电芯过充到电压高于4.2V后，会开始发作副作用。过充电压愈高，风险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后，正极资料内剩下的锂原子数量不到一半，此时贮存格常会垮掉，让电池容量发作永久性的下降。假如继续充电，由于负极的贮存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极资料外表。这些锂原子会由负极外表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阂纸，使正负极短路。有时在短路发作前电池就先爆破，这是由于在过充过程，电解液等资料会裂解发作气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨决裂，让氧气进去与堆积在负极外表的锂原子反响，从而爆破。
因而，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才能够一起兼顾到电池的寿数、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，部分资料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因而，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，所开释的能量只占电池容量的3%左右。因而，3.0V是一个理想的放电截止电压。充放电时，除了电压的约束，电流的约束也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入贮存格，会集合于资料外表。这些锂离子获得电子后，会在资料外表发作锂原子结晶，这与过充一样，会形成风险性。如果电池外壳决裂，就会爆破。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
因而，对锂离子电池的保护，至少要包括：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，这片保护板主要便是提供这三项保护。可是，保护板的这三项保护显然是不行的，全球锂电池爆破事件还是频传。
要确保电池系统的安全性，有必要对电池爆破的原因，进行更仔细的剖析。
二、电池爆破原因
1、内部极化较大；
2、极片吸水,与电解液发作反响气鼓；
3、电解液本身的质量,功能问题；
4、注液时候注液量达不到工艺要求；
5、装配制程中激光焊焊接密封功能差,漏气.测漏气漏测；
6、粉尘,极片粉尘首要易导致微短路,详细原因不知道；
7、正负极片较工艺规模偏厚,入壳难；
8、注液封口问题,钢珠密封功能不好导致气鼓；
9、壳体来料存在壳壁偏厚,壳体变形影响厚度；
三、爆破类型剖析
电池芯爆破的类形可概括为外部短路、内部短路、及过充三种。
此处的外部系指电芯的外部，包括了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。当电芯外部发作短路，电子组件又未能切断回路时，电芯内部会发作高热，形成部分电解液汽化，将电池外壳撑大。当电池内部温度高到135摄氏度时，质量好的隔阂纸，会将细孔封闭，电化学反响终止或近乎终止，电流骤降，温度也渐渐下降，从而避免了爆破发作。可是，细孔封闭率太差，或是细孔根本不会封闭的隔阂纸，会让电池温度继续升高，更多的电解液汽化，最终将电池外壳撑破，甚至将电池温度提高到使资料焚烧并爆破。
内部短路主要是由于铜箔与铝箔的毛刺穿破隔阂，或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所形成。这些细微的针状金属，会形成微短路。由于，针很细有一定的电阻值，因而，电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生产过程形成，可观察到的现象是电池漏电太快，多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。并且，由于毛刺细微，有时会被烧断，使得电池又康复正常。因而，因毛刺微短路引发爆破的机率不高。这样的说法，能够从各电芯厂内部都常有充电后不久，电压就偏低的不良电池，可是却鲜少发作爆破事件，得到计算上的支持。因而，内部短路引发的爆破，主要还是由于过充形成的。由于，过充后极片上到处都是针状锂金属结晶，刺穿点到处都是，到处都在发作微短路。因而，电池温度会逐步升高，最终高温将电解液气体。这种情形，不论是温度过高使资料焚烧爆破，还是外壳先被撑破，使空气进去与锂金属发作剧烈氧化，都是爆破收场。
可是过充引发内部短路形成的这种爆破，并不一定发作在充电的当时。有可能电池温度还未高到让资料焚烧、发作的气体也未足以撑破电池外壳时，顾客就终止充电，带手机出门。这时很多的微短路所发作的热，渐渐的将电池温度提高，经过一段时间后，才发作爆破。顾客共同的描绘都是拿起手机时发现手机很烫，扔掉后就爆破。
综合以上爆破的类型，咱们能够将防爆重点放在过充的避免、外部短路的避免、及提升电芯安全性三方面。其间过充避免及外部短路避免归于电子防护，与电池系统设计及电池组装有较大关系。电芯安全性提升之重点为化学与机械防护，与电池芯制造厂有较大关系。
