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软包聚合物锂电池燃烧爆炸的基本原因有哪些?

2021-03-02   点击量:32

软包聚合物锂电池是采用软性包装和聚合物电解质而制成的一种锂电池产品,正常情况下的使用、贮存都不会爆炸,除非人为强力破坏导致其短路。当前的聚合物锂电池多是软包电池,采用铝塑膜做外壳,当内部采用有机电解质时,即使液体很热也不爆炸,因为铝塑膜聚合物电池采用固态或胶态而无漏液,只是自然破裂。


但是任何事情都不是绝对的,如果瞬间电流足够大,发生短路,则电池自燃或爆裂并非不可能,手机和平板电脑安全事故的发生多由这种情况引起。


为了减少爆炸事故的发生,聚合物锂电池正在越来越多的场合获得应用,虽然锂电池替代其他类型电池还在进程当中,但在锂电池类型中,聚合物锂电池已经开始在部分领域取代普通锂电池。


聚合物锂电池爆炸燃烧的条件


1、软包锂电池被严重过充,锂离子电芯的化学系统决定了当电芯被过充电后,电芯内部的LiCoO2变成Co3O4,Co3O4是很强的氧化剂,可与电解质反应产生气体(O2)。电芯电压达到接近5V时,随着电芯内部温度的升高及气体压力作用,大部分电芯会由于内部短路等原因发生燃烧或爆炸。


2、电芯被高温加热,当电芯被高温加热时,电解液会汽化同时还会分解,电芯内部压力增大,电芯内部的隔离膜可能熔解导致电芯内部短路引起燃烧,同时阴极材料在充满电时,在一定温度下,会发生自催化反应,出现燃烧。


3、电芯被短路,电芯在满充状态下,被突然短路,此极有可能引起电芯出现安全事故。


解决针对上述的几个方面的问题,目前主要采取保护板、PTC、专用充电器及保险丝等方法对电芯进行保护。其中保护板是对电芯的过充、过放及过流进行一级保护,PTC则是在电芯过热时短路大电流情况下截止电流对电芯进行二级保护,专用充电器则是对电芯的充电电流及电压进行限制,而保险丝目前使用较少,其主要作用是在电芯电压或电流出现异常时彻底截断电芯与外电路的连接,从而确保电芯不会被再次使用,以保证电芯不会出现严重的安全事故。


怎样预防聚合物锂电池爆炸?


所有的锂电池爆炸都是由于短路引起的电池发热造成的,而引起短路的原因又有过充、过放、正负极直接对接,电解质泄漏等。所以,在锂电池设计中,可从以下几点着手:


1、禁止电池过充到4.2V以上;


2、禁止电池过放到2.75V以下;


3、在金属外壳上装上防爆阀;


钜大特种电池工程研究院

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