鋰離子電池爆炸的因素很多,但其主要的原因是電池內(nèi)部的高溫、高壓都與產(chǎn)熱因素有直接的關(guān)系。電池內(nèi)部的產(chǎn)熱因素眾多,如果鋰離子電池內(nèi)部的熱生成速率大于熱散失速率,則體系內(nèi)的反應(yīng)溫度就會(huì)不斷上升，其結(jié)果可能造成兩種極端情況:

(1)反應(yīng)物質(zhì)的溫度達(dá)到其著火溫度而發(fā)生火災(zāi);

(2)由于鋰離子電池是一個(gè)封閉體系,隨體系內(nèi)部溫度升高,反應(yīng)速度加快,反應(yīng)物蒸氣壓急劇上升。同時(shí)活性物質(zhì)的分解活性物質(zhì)與電解液的反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生一定量的氣體,其結(jié)果是在缺少安全閥保護(hù)或安全閥失效的情況下,電池內(nèi)壓便會(huì)急劇上升而引起電池爆炸。

常見的爆炸類型有以下幾種:

2.1熱沖擊爆炸

以LCO電池為例，將其放入165℃環(huán)境中保持45min發(fā)生爆炸，隔膜溶解(PE的熔點(diǎn)是125°C,PP的熔點(diǎn)是155°C)電壓迅速降至0V電池表面溫度升高到200℃以上，電池的爆炸是由于溶劑的分解、LiCoO2分解、LiCoO2與電解液的反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱與氣體造成的。

2.2過充爆炸

鋰離子電池過充時(shí)的電壓-溫度模式有3種形式：

(1)當(dāng)充電電壓超過4.5V,大量的鋰離子從正極溢出。若負(fù)極的嵌鋰能力很差，鋰離子便會(huì)沉積在負(fù)極表面形成枝晶使電池內(nèi)部短路，電池的安全性明顯降低;

(2)若負(fù)極的嵌鋰能力比較強(qiáng)，隨著鋰離子從正極溢出溶劑被氧化(遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常情況下的反應(yīng)速度)，產(chǎn)生大量的熱使電池溫度升高，接著溶劑與負(fù)極的反應(yīng)同時(shí)發(fā)生放出更多的熱。若充電電流很低，電池的熱穩(wěn)定性好熱量生成速率與散熱速率達(dá)到平衡，電解液分解的產(chǎn)物增大電池的內(nèi)阻，或隔膜關(guān)閉，電壓先升高燃后保持恒定，熱量不會(huì)失控;

(3)若充電電流很大，電池的穩(wěn)定性還很差，電壓、溫度迅速升高，電池就會(huì)著火爆炸。

例如鋰離子電池充電到標(biāo)準(zhǔn)電量的160%時(shí),熱量急劇增加,可能是由于電解液的分解、正極的分解反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱引起的,如果在電池內(nèi)部加入散熱裝置來平衡熱量的釋放,電池的爆炸將會(huì)避免。

2.3短路爆炸

分為外部短路和內(nèi)部短路：正負(fù)極耳的直接接觸;裝配過程中出現(xiàn)的毛刺，隔膜皺褶以及粉塵均可引發(fā)內(nèi)部短路，短路也可能引起電池的爆炸。

電池短路時(shí),電流通過電池的瞬間產(chǎn)生大量的熱,加熱電池,使電池溫度升高的熱分解溫度導(dǎo)致電池爆炸。與加熱最大的區(qū)別是加熱產(chǎn)熱速率比較緩慢,各個(gè)反應(yīng)依次進(jìn)行,而短路狀態(tài)下,正極的熱分解反應(yīng)可能發(fā)生在負(fù)極與溶劑反應(yīng)之前。

2.4其他情況

針刺：針刺造成的鋰離子電池爆炸原理與短路大致相同，針刺速度很快時(shí)針刺的部位產(chǎn)生大量的熱，使電池內(nèi)部溫度升高到正極熱分解的溫度，正極分解導(dǎo)致電池爆炸。

撞擊：當(dāng)鋰離子電池受到撞擊時(shí)，電極上過電壓損失產(chǎn)生熱量，促使溶劑與負(fù)極的反應(yīng)，放出的熱量進(jìn)一步加熱電池使正極熱分解，導(dǎo)致電池爆炸。

過放：鋰離子電池過放到1.0-2.0V時(shí)，部分電解液發(fā)生還原放出少量的熱。電壓達(dá)到0.7V后，金屬銅開始氧化井沉積在正極上，電池內(nèi)部短路，電壓迅速降為0V,鋰離子電池變?yōu)镃u負(fù)極Cu正極電池膽電池表面溫度升高不明顯而不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。