安全的鋰電池需要怎樣的內部結構設計?
因鋰電池引起(qi)手機爆(bao)炸的(de)(de)恐慌心(xin)理總是讓人(ren)們在事情過去后(hou)還心(xin)有余(yu)悸,包(bao)括戴爾、蘋果這樣的(de)(de)全球品牌也(ye)有過類似的(de)(de)尷尬(ga)情況。這使(shi)人(ren)們不得不考慮一個問題:鋰電池(chi)的(de)(de)爆(bao)炸是不可避免的(de)(de)的(de)(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(jiu)是(shi)靠鋰離子(zi)在(zai)正負極(ji)間的(de)(de)運動(dong)來實現電(dian)量(liang)供應(ying)和釋(shi)放的(de)(de)裝置,它要求(qiu)鋰離子(zi)在(zai)正負極(ji)間進行穿梭運動(dong)時不(bu)能附加其它影響因(yin)素,即干(gan)凈地運動(dong)。從理論上來說,這種設計是(shi)完全可以(yi)實現的(de)(de),但在(zai)實踐過程中,由于(yu)鋰離子(zi)電(dian)池(chi)是(shi)敏(min)感性(xing)極(ji)強的(de)(de)產(chan)品,任何一點異常的(de)(de)情況都可能導致電(dian)池(chi)出現問題。
所有的(de)鋰電(dian)池(chi)爆炸都是由短(duan)路引起(qi)(qi)的(de),引起(qi)(qi)短(duan)路的(de)現象有過(guo)充、過(guo)放、過(guo)流、過(guo)熱(re),它(ta)們是通過(guo)鋰電(dian)池(chi)內部結構而形成電(dian)池(chi)短(duan)路的(de),所謂內因決(jue)定外因的(de)意思,鋰電(dian)池(chi)結構本(ben)身是一(yi)個工藝制(zhi)造過(guo)程(cheng),而工藝制(zhi)造過(guo)程(cheng)是難以100%避免(mian)瑕疵(ci)存在的(de)。
鋰(li)離子逗留的正(zheng)負極(ji)應該潔凈,穿梭其間的電解(jie)液(ye)、隔膜(mo)也(ye)應無雜質,但(dan)在制造(zao)過程中(zhong),電解(jie)液(ye)與隔膜(mo)難以完全避免沾著金屬粉塵、銅(tong)箔或(huo)者鋁箔等碎片。當人們使用不當(過充、過放、過流)或(huo)者把鋰(li)電池置于(yu)極(ji)端環境(jing)(過高溫度)下,鋰(li)電池就會(hui)過熱,碎片在常(chang)溫下的安靜狀(zhuang)態被打破,從(cong)而會(hui)在一個(ge)較熱的電解(jie)液(ye)空間中(zhong)進(jin)行熱運動。下一步,如(ru)果碎片接近了(le)隔膜(mo),熱的碎片將影(ying)響(xiang)隔膜(mo)的隔離作用,也(ye)就造(zao)成短路。
可見,短(duan)(duan)路是由(you)于兩個原因(yin)(yin)引(yin)起的:一(yi)是電(dian)池(chi)體(ti)(ti)內有雜質(zhi),二是雜質(zhi)會(hui)運動,二者的中介(jie)是發熱,因(yin)(yin)此,短(duan)(duan)路必(bi)然有發熱伴隨,而發熱并不必(bi)然短(duan)(duan)路。第三步,短(duan)(duan)路會(hui)迸發火花,而電(dian)解(jie)液是易燃液體(ti)(ti),火花在一(yi)個密閉(bi)的空間中就會(hui)引(yin)發電(dian)池(chi)的燃燒和爆炸,這一(yi)點很容(rong)易理解(jie)。因(yin)(yin)此,現在有一(yi)種聚(ju)合物鋰電(dian)池(chi)以(yi)膠體(ti)(ti)電(dian)解(jie)質(zhi)代(dai)替液體(ti)(ti)電(dian)解(jie)質(zhi),可以(yi)降(jiang)低短(duan)(duan)路的概率。但也不能完(wan)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,電池體會出現漏液、燃燒和爆炸三種情(qing)況,而燃燒引(yin)發的安全問題最為嚴重。
本文摘(zhai)自于(yu)中(zhong)國鋰電網(wang)