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锂电池电芯的爆炸类型分析
点击次数:1921 发布时间:2013-09-02

    我们经常会看见这样的新闻,某时、某地,某人诡异地被手机电池炸伤,其实这并不诡异,只能说被炸伤的消费者很倒霉,碰巧用的是不合格的电池产品。那电池为什么会爆炸呢,这里就从电芯爆炸的类型说起。

    电芯是电池的主要组成部分,其爆炸的类型可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。此处的外部系指电芯的外部,包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。当电芯外部发生短路,电子组件又未能切断回路时,电芯内部会产生高热,造成部分电解液汽化,将电池外壳撑大。当电池内部温度高到135 摄氏度时,质量好的隔膜纸,会将细孔关闭,电化学反应终止或近乎 终止,电流骤降,温度也慢慢下降,进而避免了爆炸发生。但是,细孔关闭率太差,或是细孔根本不会关闭 的隔膜纸,会让电池温度继续升高,更多的电解液汽化,zui后将电池外壳撑破,甚至将电池温度提高到使材 料燃烧并爆炸。 内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜,或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。这些细小的针状金属,会造成微短路。由于,针很细有一定的电阻值,因此,电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生产过程造成,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。而且,由于毛刺细小, 有时会被烧断,使得电池又恢复正常。因此,因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。 这样的说法,可以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,但是却鲜少发生爆炸事 件,得到统计上的支持。因此,内部短路引发的爆炸,主要还是因为过充造成的。因为,过充后极片上到处 都是针状锂金属结晶,刺穿点到处都是,到处都在发生微短路。因此,电池温度会逐渐升高,zui后高温将电 解液气体。这种情形,不论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是外壳先被撑破,使空气进去与锂金属发生激烈氧化,都是爆炸收场。 但是过充引发内部短路造成的这种爆炸,并不一定发生在充电的当时。有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,消费者就终止充电,带手机出门。这时众多的微短路所产生的热,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生爆炸。消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很烫,扔掉后就爆炸。 综合以上爆炸的类型,我们可以将防爆重点放在过充的防止、外部短路的防止、及提升电芯安全性三方面。其中过充防止及外部短路防止属于电子防护,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。

       所以一款安全的电池的制作,必须从选材(主要是电芯材料的选用)、设计、组装开始严格把关,让消费者买得放心、用得舒心。

   

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