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安全的锂电池需要怎样的内部结构设计?

http://www.machine.hc360.com2017年07月14日11:30 来源:慧聪机械网T|T

    因锂电池引起手机爆炸的恐慌心理总是让人们在事情过去后还心有余悸,包括戴尔、苹果这样的全球品牌也有过类似的尴尬情况。这使人们不得不考虑一个问题:锂电池的爆炸是不可避免的的吗?

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    手机、笔记本等所用的是锂离子电池,所谓锂离子电池就是靠锂离子在正负极间的运动来实现电量供应和释放的装置,它要求锂离子在正负极间进行穿梭运动时不能附加其它影响因素,即干净地运动。从理论上来说,这种设计是完全可以实现的,但在实践过程中,由于锂离子电池是敏感性极强的产品,任何一点异常的情况都可能导致电池出现问题。

2

    所有的锂电池爆炸都是由短路引起的,引起短路的现象有过充、过放、过流、过热,它们是通过锂电池内部结构而形成电池短路的,所谓内因决定外因的意思,锂电池结构本身是一个工艺制造过程,而工艺制造过程是难以100%避免瑕疵存在的。

3

    锂离子逗留的正负极应该洁净,穿梭其间的电解液、隔膜也应无杂质,但在制造过程中,电解液与隔膜难以完全避免沾着金属粉尘、箔或者铝箔等碎片。当人们使用不当(过充、过放、过流)或者把锂电池置于极端环境(过高温度)下,锂电池就会过热,碎片在常温下的安静状态被打破,从而会在一个较热的电解液空间中进行热运动。下一步,如果碎片接近了隔膜,热的碎片将影响隔膜的隔离作用,也就造成短路。

    可见,短路是由于两个原因引起的:一是电池体内有杂质,二是杂质会运动,二者的中介是发热,因此,短路必然有发热伴随,而发热并不必然短路。第三步,短路会迸发火,而电解液是易燃液体,火花在一个密闭的空间中就会引发电池的燃烧和爆炸,这一点很容易理解。因此,现在有一种聚合物锂电池以胶体电解质代替液体电解质,可以降低短路的概率。但也不能完全避免。

    一旦电池发生短路,视电池结构和温度高低程度的不同,一般来说,电池体会出现漏液、燃烧和爆炸三种情况,而燃烧引发的安全问题最为严重。

责任编辑:王贺

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