锂离子电池爆炸我们都听说过,那它为何会爆炸呢?
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发布时间：2022-04-26 19:39
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时间：2023-10-24 21:52
锂离子电池现在已经广泛的使用在我们所用的电子产品中，从以前的铅蓄电池到现在的锂离子电池，不仅电池的体积变小了，而且能够储存的电量也变多了，给我们的生活带来了非常大的方便。但给我们带来便利的同时，也带来一些安全隐患，新闻中偶尔会有一些关于锂电池爆炸的报道，那么锂电池为什么会爆炸，我们今天就来详细分析其中的原因。
锂离子电池原理锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，正极层与负极层紧紧的卷在一起，层与层之间由绝缘体隔开，正极和负极都浸泡在电解质中。以圆柱电池和方形电池为例，以下是锂离子电池结构
电池的正、负极分别由两种不同的嵌锂化合物组成，正极材料主要包括过渡金属氧化物、金属氧化物、金属硫化物等。目前商品化锂离子电池常用的正极材料为过渡金属氧化物。负极材料主要有无机非金属材料、金属材料、金属—非金属复合材料、金属氧化物等，目前应用最广泛的负极材料主要是石墨类碳材料。
负极材料磷酸铁锂结构
正、负极材料分别涂覆在锅箱、铜箱集流体上构成电极。电极材料决定了电池的电压和容量。
电解质作为锂离子电池的重要组成部分，在电池充放电过程中起着传递电流的作用。为了防止浸泡在电解液中的正、负极材料因相互接触而发生短路现象，正负极材料之间用聚烯烃隔膜隔开。
锂离子二次二次电池实际上是一种锂离子浓度差电池，充电时，Li+从正极脱出，经电解质嵌入到负极，负极处于富锂状态，正极处于贫锂状态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，以确保电荷的平衡。
放电时则相反，Li+从负极脱出，经过电解液嵌入到正极材料中，正极处于富锂状态。在正常充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一般只引起材料的层面间距变化，不破坏其晶体结构，在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。
离子反应方程式
由于现在的电池更加追求高容量以增加电子设备的续航时间，因此，电池内部中增加安全措施的空间就越来越少了，从1991年锂电池商业化到现在，锂电池的电能容量已经提高了四五倍。
锂电池爆炸机理那么我们知道了它的工作原理，就来了解一下什么原因会引起锂电池爆炸。
锂枝晶生长
电池的充放电就是锂离子的来回转移，在充电的过程中锂离子被还原成金属锂键入负极，一般情况下，锂会嵌入层间结构中。但由于生长的不确定性，锂可能会在电极表面生长，并且生长层像树枝一样的刺状结构，它会破坏电池内部的隔膜，引起电池内部短路和电池爆炸。
枝晶生长形成尖刺
还有就是电池内部本身的缺陷，如果电池在生产过程中存在缺陷，金属锂颗粒穿过电池中的绝缘层便将正负极连接起来了，改变了电流的方向，就会产生大量的热量，这些热量会降解内部的材料，使化学反应失去控制，释放更多的热量，以至于引燃电池组件。
电池过充
我们现在的电池都具有保护系统，系统会随时反馈电池电压以防止过充的现象，当电池中的保护系统或者电池充电器损坏时，就会导致过充现象。当过充电发生时，留在正极材料中的锂离子继续被脱出而嵌入到负极材料中，如果达到了碳负极嵌锂的最大限度时，那么多余的锂就会以金属锂的形式沉积在负极材料上，使得电池的稳定性能大大降低。甚至一定情况下导致爆炸。
对于锂电池来说，不仅电池容量是一个需要提高的方面，安全性能也一样不可忽视，现在有些电池厂商对自身的安全标准也越来高，甚至需要对电池进行穿刺试验，通过上面的分析我们知道，当钉子穿入电池的一瞬间，将会把电池的正负极给直接连接，会导致电池瞬间内部短路，这个时候钉子和电极之间的回路电流会产生大量的热量，很可能导致烧毁，因此现在也在努力研究开发微孔膜在电池隔膜中的应用，凝胶电解质和聚合物电解质也在进一步探索中，特别是聚合物电解质的开发，在电池没有液体有机电解质挥发，因此，能够大大提高电池的安全性。
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