一、鋰離子電池特性

鋰是化學周期表上直徑最小也最活潑的金屬。體積小所以容量密度高，廣受顧客與工程師歡迎。可是，化學特性太活潑，則帶來了極高的風險性。鋰金屬暴露在空氣中時，會與氧氣發(fā)作劇烈的氧化反響而爆破。為了提升安全性及電壓，科學家們發(fā)明晰用石墨及鈷酸鋰等資料來貯存鋰原子。這些資料的分子結構，形成了奈米等級的細微貯存格子，可用來貯存鋰原子。這樣一來，即使是電池外殼決裂，氧氣進入，也會因氧分子太大，進不了這些細微的貯存格，使得鋰原子不會與氧氣接觸而避免爆破。

鋰離子電池的這種原理，使得人們在獲得它高容量密度的一起，也達到安全的意圖。鋰離子電池充電時，正極的鋰原子會喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經由電解液游到負極去，進入負極的貯存格，并獲得一個電子，還原為鋰原子。放電時，整個程序倒過來。為了避免電池的正負極直接碰觸而短路，電池內會再加上一種具有很多細孔的隔閡紙，來避免短路。好的隔閡紙還能夠在電池溫度過高時，主動封閉細孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，避免風險發(fā)作。

保護措施：鋰電池電芯過充到電壓高于4.2V后，會開始發(fā)作副作用。過充電壓愈高，風險性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后，正極資料內剩下的鋰原子數量不到一半，此時貯存格常會垮掉，讓電池容量發(fā)作永久性的下降。假如繼續(xù)充電，由于負極的貯存格已經裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會堆積于負極資料外表。這些鋰原子會由負極外表往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。這些鋰金屬結晶會穿過隔閡紙，使正負極短路。有時在短路發(fā)作前電池就先爆破，這是由于在過充過程，電解液等資料會裂解發(fā)作氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲決裂，讓氧氣進去與堆積在負極外表的鋰原子反響，從而爆破。

因而，鋰電池充電時，一定要設定電壓上限，才能夠一起兼顧到電池的壽數、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為4.2V。鋰電芯放電時也要有電壓下限。當電芯電壓低于2.4V時，部分資料會開始被破壞。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈低，因而，放電時最好不要放到2.4V才停止。鋰電池從3.0V放電到2.4V這段期間，所開釋的能量只占電池容量的3%左右。因而，3.0V是一個理想的放電截止電壓。充放電時，除了電壓的約束，電流的約束也有其必要。電流過大時，鋰離子來不及進入貯存格，會集合于資料外表。這些鋰離子獲得電子后，會在資料外表發(fā)作鋰原子結晶，這與過充一樣，會形成風險性。如果電池外殼決裂，就會爆破。

因而，對鋰離子電池的保護，至少要包括：充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項。一般鋰電池組內，除了鋰電池芯外，都會有一片保護板，這片保護板主要便是提供這三項保護。可是，保護板的這三項保護顯然是不行的，全球鋰電池爆破事件還是頻傳。

要確保電池系統的安全性，有必要對電池爆破的原因，進行更仔細的剖析。

二、電池爆破原因

1、內部極化較大；

2、極片吸水,與電解液發(fā)作反響氣鼓；

3、電解液本身的質量,功能問題；

4、注液時候注液量達不到工藝要求；

5、裝配制程中激光焊焊接密封功能差,漏氣.測漏氣漏測；

6、粉塵,極片粉塵首要易導致微短路,詳細原因不知道；

7、正負極片較工藝規(guī)模偏厚,入殼難；

8、注液封口問題,鋼珠密封功能不好導致氣鼓；

9、殼體來料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度；

三、爆破類型剖析

電池芯爆破的類形可概括為外部短路、內部短路、及過充三種。

此處的外部系指電芯的外部，包括了電池組內部絕緣設計不良等所引起的短路。當電芯外部發(fā)作短路，電子組件又未能切斷回路時，電芯內部會發(fā)作高熱，形成部分電解液汽化，將電池外殼撐大。當電池內部溫度高到135攝氏度時，質量好的隔閡紙，會將細孔封閉，電化學反響終止或近乎終止，電流驟降，溫度也漸漸下降，從而避免了爆破發(fā)作。可是，細孔封閉率太差，或是細孔根本不會封閉的隔閡紙，會讓電池溫度繼續(xù)升高，更多的電解液汽化，最終將電池外殼撐破，甚至將電池溫度提高到使資料焚燒并爆破。

內部短路主要是由于銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔閡，或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破膈膜所形成。這些細微的針狀金屬，會形成微短路。由于，針很細有一定的電阻值，因而，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生產過程形成，可觀察到的現象是電池漏電太快，多數可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。并且，由于毛刺細微，有時會被燒斷，使得電池又康復正常。因而，因毛刺微短路引發(fā)爆破的機率不高。這樣的說法，能夠從各電芯廠內部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，可是卻鮮少發(fā)作爆破事件，得到計算上的支持。因而，內部短路引發(fā)的爆破，主要還是由于過充形成的。由于，過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結晶，刺穿點到處都是，到處都在發(fā)作微短路。因而，電池溫度會逐步升高，最終高溫將電解液氣體。這種情形，不論是溫度過高使資料焚燒爆破，還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發(fā)作劇烈氧化，都是爆破收場。

可是過充引發(fā)內部短路形成的這種爆破，并不一定發(fā)作在充電的當時。有可能電池溫度還未高到讓資料焚燒、發(fā)作的氣體也未足以撐破電池外殼時，顧客就終止充電，帶手機出門。這時很多的微短路所發(fā)作的熱，漸漸的將電池溫度提高，經過一段時間后，才發(fā)作爆破。顧客共同的描繪都是拿起手機時發(fā)現手機很燙，扔掉后就爆破。

綜合以上爆破的類型，咱們能夠將防爆重點放在過充的避免、外部短路的避免、及提升電芯安全性三方面。其間過充避免及外部短路避免歸于電子防護，與電池系統設計及電池組裝有較大關系。電芯安全性提升之重點為化學與機械防護，與電池芯制造廠有較大關系。