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锂电池，知几多？（三）

2020-11-30 来源：

上次的文章我们对锂电池生产制造历程中的内短路危害进行了剖析，近些年来，我们身边由锂电池引发的事故也频频泛起。生活在现代化信息时代的我们，身边充满着种种的锂电池物品，办公室里的条记本电脑、路上行驶的电动汽车、手里的手机以及智能衣着设备等等，这些都是由锂电池进行供能。本系列的最后一篇，我们来探讨锂电池在生活中的相关危害袒露。

 

2020年9月，家住西安的刘女士早上7点起床后，将手机放在卧室床头柜上进行充电，上午10点多发明手机爆炸了，其时手机屏幕掉在地上，地上满是电池炸开后的玄色颗粒物质。除了手机损坏外，床头柜及壁纸都有明显的灼烧痕迹，万幸发明实时没有造成人员伤亡。后经手机厂商的维修人员确认，此事件是因手机锂电池在充电历程中未能规范操作而导致的爆炸。

 

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（刘女士手机爆炸图片）

 

锂电池主要由四部分组成，划分是正极、负极、隔膜和电解液。充电时，锂离子从正极中出来，经过电解液，穿过隔膜抵达负极，放电时则相反。隔膜的作用就是阻隔正负极，避免短路的爆发。这样的设计给锂电池带来了巨大的乐成，但却也在多个方面埋下了隐患。

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（锂电池内部结构）

 

在日常使用历程中，如何有效地制止发热、燃烧及爆炸等现象爆发，关于控制锂电池使用历程中的可能保存的问题是至关重要的。从锂电池爆发宁静隐患事件的诱因上来看，相关危害的爆发主要由如下因素导致：

 

质量因素
由于每个电池厂商在生产中选用的质料差别，加工工艺也保存差别。在日常使用中，随着寿命的增长，如果负极质料缺乏，那么金属锂的沉积可能会爆发在负极外貌，严重时将导致正负极短路，造成严重的宁静问题。同样作为正极质料的含锂金属氧化物，如果化学稳定性和热稳定性较差，在过充电情况下甚至会爆发剧烈的剖析和气体释放，正极质料的质量将会决定电池的宁静性能。
 
人为因素
日常使用过失操作充放电、锂电池充电时间过长、电池散热较差、或者高倍率充电，都有可能导致电池温度不绝升高而引发化学反应，过渡金属氧化物正极质料由于严重脱锂，化学活性显著增加引发爆炸。
 
情况因素（热失控现象）

情况的高温也会严重影响到锂电池的使用宁静，由于电池导热速率相对较慢，虽然可以经受较短时间的热攻击，但如果热攻击的温度较高，就会导致电池负极外貌SEI膜爆发剖析。高度嵌锂的负极质料就会与电解液爆发放热反应，这时候由于散热速率较慢，电池内部温度不绝升高，隔膜熔化，泛起电池的热失控现象。

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（热失控现象原理图）

 

外力因素

经过多项研究发明，如果锂电池的外貌被针刺或挤压，或在受到碰撞和挤压时电池内部的隔膜破裂，此时电池内部爆发短路，造成电池在极短时间内有很大的电流流过，导致电池的内部温度急剧升高，从而引发一系列的剧烈反应，甚至是爆发燃烧、爆炸等宁静问题。

关于文章初始的新闻事件，目前的电池生产厂商，都接纳了一系列步伐，对电池的危害进行危害控制。

 

在生产的要害环节加以控制，主要在锂电池质料的宁静实验认证、锂电池外包装的�；た⒉馐浴⒉叩哪采⒒醪值墓娣痘娲⒓胺暇傻绯氐慕幽傻确矫�。

在使用说明书上做出宁静事项标注：

  • 不要混淆使用充电器，特别是功率差别的充电器适配器。

  • 不要在高温情况中使用锂电池。

  • 不要使用有破损或缺陷的电池。

  • 不要撞击电池。

  • 使用有正规机构认证的锂电池。

 

以上是对锂电池日常使用历程中相关危害的简要剖析。到此我们关于锂电池的研究也告一段落，从设计到生产到使用，锂电池虽然给我们的生活带来了许多便当，但由于自身固有的化学活性，我们就需要有针对性的控制可能保存的危害。

 

如有未尽之处也接待各人一起讨论。

 

资料来源：

  • 陕西都会快报，手机充电中突然“爆炸”新闻  

  • 钜大LARGE，简述锂离子电池的宁静问题

  • Kai Liu，Yayuan Liu，Dingchang Lin，Allen Pei andYi Cu，Materials for lithium-ion battery safety，Science Advances, 2018, 4 (6)，i

  • 赵飞，对锂电池宁静问题的危害治理  

  • 张胜利，锂离子电池的研究与生长，电池工业出书社

  • 鲁迪，TIAX电池防火监测技术，电子工程世界网

 

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