什麽情況下會導致锂電池爆炸？

TIME: 2021-04-18 電池行業動態資訊

日常生活中，锂電池幾乎隨處可見，已經成爲了人們不可或缺的一部分。經常看到一些锂電池引起的各種安全事故，給人印象最深刻的莫過于锂電池産生的爆炸、起火等現象，其實锂電池的制作過程，及各材料的配比和電池的使用，都有可能引起锂電池爆炸隱患。

1、锂電池的使用：

a過充電：當電壓超過4.2V以上時，電解液分解，産生大量氣體，電池內壓升高，過充負極表面析锂，電灑爆炸。

b高溫環境：高溫環境使用電池脹氣，電解液分解。

c保護系統失效外線路短路：用戶在使用時，外線路短路，造成電池爆炸。

d機械性的：刺穿碰撞造成電池短路爆炸。

2、刺穿同樣很危險。

相比短路及过充来说，将锂電池刺穿同样是一个非常不明智的做法。如果锂電池被任何硬物刺穿，其内部的锂离子会直接与空气中的氧产生化学反应，同样会出现剧烈燃烧的现象。对于锂電池本身或者其他内部含有锂電池的电子产品来说，通常我们都会看到醒目的垃圾桶标志。如果随意丢弃锂電池不仅会造成环境的污染，而且在垃圾处理过程中也比较容易发生火灾等情况。

3、避免高温及火烤高温或者火烧同样会导致锂電池的爆炸和燃烧的现象出现。

尤其在炎热的夏季或者长时间暴晒的车内，都会导致锂電池所处的环境温度高于其正常存放温度。所以在我们使用内含锂离子电池的设备时，应该尽量避免在过高温度的环境中长时间使用，虽然锂電池在直接使用火烤的情况下，产生爆炸和燃烧的时间相对较长，不过仍然会出现其内部压力骤增的情况，也就是我们常说的鼓包。当我们的手机电池或者其他锂离子电池出现鼓包的情况，应立即切断电源并停止使用，以防止内部压力进一步增加，并更换新电池。

3、锂電池的设计

a正負極容量比：電池在使用的過程中，在不同程度都會有所破壞，那就要求負極的嵌锂空間至始至終都要比正極的脫嵌的锂離子空間大。如在設計時，沒有考慮負極余量的大小，會造成析锂，刺穿隔膜，造成短路。

b尺寸：電池的隔膜收縮與極片的寬度，當隔膜收縮過大，極片會引起短路。

c放電電流：在設計時根據産品的使用放電電流來設計極片的面密度壓實極耳類型等。當面密度過大，壓實過高，極耳截面較小時，大電流放電，會産生析锂，産生大量的熱造成電池爆炸。

d防爆結構：當電池內壓達到一定的壓力時，進行排氣減壓的功能防止電池殼體爆炸。目前采用的有刻痕防爆，排氣閥部件。

e保護系統：對電池進行保護過充過放過流短路。

産生電池爆炸一般有以下幾種情況：

1．過充爆炸

保護線路失控或檢測櫃失控使充電電壓大于5V，造成電解液分解，電池內部發生劇烈反應，電池內壓迅速上升，電池爆炸。

2．過流爆炸

保護線路失控或檢測櫃失控使充電電流過大造成锂離子來不及嵌入，而在極片表面形成锂金屬，穿透隔膜，正負極直接短路造成爆炸（很少發生）。

3．超聲波焊塑料外殼時爆炸

超聲波焊塑料外殼時，由于設備原因使其超聲波能量轉移至電池芯上，超聲波能量很大使電池內部隔膜熔化，正負極直接短路，産生爆炸。

4．點焊時爆炸

點焊時電流過大造成內部嚴重短路産生爆炸，另外，點焊時正極連接片直接與負極相聯，使正負極直接短路後爆炸。

5．過放爆炸

電池過放電或過流放電（3C以上）容易使負極銅箔溶解沈積到隔膜上使正負極直接短路産生爆炸（很少發生）。

6．振動跌落時爆炸

電芯在劇烈振動或跌落時造成的電芯內部極片錯位，直接嚴重短路而爆炸（很少發生）。

锂電池芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂電芯电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。

4、保護電路失效或缺失。保護電路的功用是防止電池過充電、過放電以及超大電流對電芯造成破壞。在過充電狀態下，電池內部會形成大電流、高溫，嚴重時會導致電池漏液、電池內部形成並積蓄氣體，從而引發電池爆炸或燃燒。
保護電路的工作原理是，當電池電壓上升至設定數值時，停止充電；當電池處于放電狀態時，電池電壓下降至設定數值時，停止向負載供電；當負載上有較大電流流過時，停止向負載放電。保護電路是基于大約數十個個電阻、電容，開關MOS管等電子元器件組成的電路，各個元器件都存在失效的可能性。目前，市場上普遍存在小作坊式的生産制造商，有些制造商所生産的锂離子電池直接缺失保護電路。

5、来自制造企业的风险。目前市场上销售的各类民用家电类锂電池，质量品质良莠不齐，生产企业应通过具备权威第三方认证机构出具的安全认证证书的锂電池，其安全性才有可靠的保证。此类具备安全认证的锂電池，一般情况只会在极端环境条件下发生爆炸或燃烧。例如，按《锂离子蓄电池总规范》
（QB/T2502-2000），锂離子電池按標准充滿電後，中央與電極面垂直方向被穿透，放置6小時以上，不爆炸、不燃燒。

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