安全的鋰電池需要怎樣的內部結構設計?
因鋰電池引起手(shou)機爆(bao)炸(zha)的(de)(de)恐(kong)慌心理總(zong)是讓人們在事情過去后還(huan)心有余悸,包括戴爾、蘋果(guo)這樣(yang)的(de)(de)全球品牌也有過類似的(de)(de)尷尬情況。這使人們不得不考慮一個問(wen)題:鋰電池的(de)(de)爆(bao)炸(zha)是不可(ke)避免的(de)(de)的(de)(de)嗎?
手機、筆記本等所用的是鋰離子電池,所謂鋰離子電池就是(shi)靠鋰(li)離(li)子在正負極間(jian)的運(yun)(yun)動來(lai)實(shi)現(xian)(xian)電(dian)(dian)量供應(ying)和(he)釋放的裝(zhuang)置,它要求鋰(li)離(li)子在正負極間(jian)進(jin)行穿梭運(yun)(yun)動時(shi)不能附加其它影響因素,即干凈地運(yun)(yun)動。從理論上(shang)來(lai)說,這種設計是(shi)完全可(ke)(ke)以實(shi)現(xian)(xian)的,但在實(shi)踐過程中,由于鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池是(shi)敏(min)感性(xing)極強的產品,任何一(yi)點異常(chang)的情(qing)況都可(ke)(ke)能導致電(dian)(dian)池出現(xian)(xian)問題(ti)。
所有(you)的(de)鋰電池爆(bao)炸(zha)都是(shi)(shi)由短路(lu)引(yin)起的(de),引(yin)起短路(lu)的(de)現象有(you)過(guo)充、過(guo)放、過(guo)流、過(guo)熱,它們是(shi)(shi)通過(guo)鋰電池內部(bu)結構(gou)而(er)形成電池短路(lu)的(de),所謂內因決定外因的(de)意思,鋰電池結構(gou)本身是(shi)(shi)一個(ge)工(gong)藝(yi)制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)程,而(er)工(gong)藝(yi)制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)程是(shi)(shi)難(nan)以100%避免瑕疵存在的(de)。
鋰離子逗(dou)留的正負極應該潔凈,穿梭其間(jian)(jian)的電(dian)解(jie)液(ye)、隔(ge)膜(mo)也應無雜質,但(dan)在制(zhi)造過程中,電(dian)解(jie)液(ye)與隔(ge)膜(mo)難以(yi)完全(quan)避(bi)免沾著金屬粉塵、銅箔或者鋁(lv)箔等(deng)碎(sui)片(pian)。當(dang)人們(men)使(shi)用不(bu)當(dang)(過充、過放、過流)或者把鋰電(dian)池置于極端環(huan)境(jing)(過高溫度)下(xia),鋰電(dian)池就(jiu)會過熱(re)(re),碎(sui)片(pian)在常溫下(xia)的安(an)靜(jing)狀(zhuang)態(tai)被(bei)打破,從而會在一(yi)個較熱(re)(re)的電(dian)解(jie)液(ye)空間(jian)(jian)中進行(xing)熱(re)(re)運動。下(xia)一(yi)步,如果碎(sui)片(pian)接(jie)近了隔(ge)膜(mo),熱(re)(re)的碎(sui)片(pian)將影響隔(ge)膜(mo)的隔(ge)離作(zuo)用,也就(jiu)造成短路(lu)。
可見,短(duan)路是(shi)(shi)(shi)由(you)于(yu)兩個(ge)原因(yin)引起的(de):一是(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)池(chi)體(ti)內有雜(za)質(zhi),二是(shi)(shi)(shi)雜(za)質(zhi)會(hui)運(yun)動(dong),二者的(de)中介(jie)是(shi)(shi)(shi)發熱,因(yin)此,短(duan)路必然有發熱伴隨(sui),而發熱并(bing)不必然短(duan)路。第三(san)步,短(duan)路會(hui)迸發火花(hua),而電(dian)(dian)解(jie)液是(shi)(shi)(shi)易燃液體(ti),火花(hua)在一個(ge)密(mi)閉的(de)空間中就會(hui)引發電(dian)(dian)池(chi)的(de)燃燒和爆(bao)炸,這一點很(hen)容(rong)易理解(jie)。因(yin)此,現(xian)在有一種聚合物(wu)鋰電(dian)(dian)池(chi)以膠(jiao)體(ti)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)代替液體(ti)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi),可以降(jiang)低短(duan)路的(de)概率。但(dan)也(ye)不能完全避免。
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(hui)出現(xian)漏液、燃燒和爆炸三種情況,而燃燒引(yin)發(fa)的安(an)全問(wen)題最(zui)為嚴(yan)重。
本文(wen)摘自(zi)于中國鋰電網