锂电池会爆炸吗?如何避免锂电池起火爆炸的事故?

2020-08-03 17:05 ryder

  锂电池容易爆炸吗?锂电池爆炸威力有多大?早期的锂电池确实很容易出现起火爆炸的事故,这主要是因为旧的工艺杂质较多,杂质穿透隔膜导致的正负极短路锂离子瞬间释放的高热引燃电解液。随着多年的技术突破,更先进的工艺生产的锂电池也越来越安全,尽管目前锂电池总体上已经很安全,但是在违规操作,或重大意外时也可能出现起火爆炸的事故。那么到底锂电池容易爆炸吗?简单来说,如果人为引导的情况下,聚合物的电池比较容易出现爆炸起火。比如穿刺,或者过充实验等。
 
        锂电池已经发展几十年,目前市面上的大部分便携式设备以及配套了锂电池,尽管发展几十年,但锂电池仍不能保证百分百安全,在某些特定环境下,甚至会发生爆炸。
 
  锂电池在储能方面非常出色。能量密度是目前为止表现最好的电池,也正因为如此,越来越多的设备才选用锂电池作为电力储存。
 
  但是,只要是锂电池,就有存在爆炸的风险,只是概率很小。不过容量越大的锂电池爆炸的威力就越大。这也取决于电池的放电性能,如果电池是超高性能的倍率型放电电池,威力可能非常巨大。
 
  锂电池爆炸有两个重要的诱因,一个是短路,一个是过充。短路很容易理解,就是电池正负极直接接触。过充的情况有很多原因,当电池组不均衡时也会出现过充的情况,另外有很多原因都可能导致过充,比如说,充电器不匹配,锂电池过充保护失效等等,那么应对这些风险,通常锂电池是如何预防的呢?
 
    1)正常短时间内的,小面积内的短路所产生的热量其实很少,不会造成热失控。电芯本身设计时使用有个防爆阀,意思就是当电芯内部压力超过了一定的值时,就会冲开防爆阀,热量快速消散。
 
    2)就是正常使用的电池充电设备都防过充保护,当电池电压达到一定值时就会停止充电。
 
    3)电芯本身壳体就是钢壳,具有很好的保护性。
 
  锂电池爆炸威力有多大
 
  计算一下,一颗满电2.6AH的18650型三元锂电池,所带电量为2.6*3.65*3.6=34.164千焦的能量。而一般手枪的枪口发射时产生的能量在2.2千焦左右.1焦耳相当于1牛顿的力使物体在力的方向上移动1米时所做的功,所以在手枪50米的范围内,可以轻松击杀敌人。
 
以下几种情况可能导致锂电池爆炸
 
1)负极容量不足
 
  当锂电池负极部位容量不足时,充电时所产生的锂原子无法插入负极石墨的间层结构中,会吸附在负极的表面,形成结晶。结晶最终会刺穿隔膜导致短路,并烧坏隔膜产生高温。高温会使电解液分解成气体,当压力过大时,电芯就会爆炸。
 
2)水份含量过高
 
  充电时,水份可以和锂发生反应,生成氧化锂,使电芯的容量损失,易使电芯过充而生成气体,水份的分解电压较低,充电时很容易分解生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆炸。
 
3)内部短路
 
  内部短路造成大电流放电,产生大量的热,烧坏隔膜,使电解液分解成气体,内部压力过大,超过外壳承受的极限电芯就会爆炸。
 
4)过充
 
  当电压达到4.5V以上时,电解液会分解生产大量的气体。当压力超过极限就会爆炸
 
5)外部短路
 
  外部短路会使电芯的发热,高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全损坏,造成内部短路,然后引发爆炸。
 
总结:
锂电池目前来说相对还是及其安全的,电芯本身通常已经具备了一定的防爆性能,随着控制板的技术升级,更准确的控制电池的充放电和温度管理,也将锂电池的爆炸风险降到非常低的可能性,那么锂电池作为一个能量体,能量的瞬间释放,破坏性是相当大的,所以能量是守恒的,通常情况下,只有高电量或者满电量的锂电池才具备一定的风险性。也就是说实际让电池产生风险的任然是电池内部蕴含的能量,这个风险性的问题是一直会存在的,反而重要的是我们如何让锂电池更安全的服务于广大消费者,锂电池厂家如何使用更可靠的技术管理批量生产的锂电池,这个才是未来重点关注的点。
 

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