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锂电池君辟谣:无端爆..

锂电池君辟谣:无端爆炸,我不背锅
2020-06-12

近些年,我被广泛应用于数码产品、电动汽车等电子产品,为它们赋能续航。我小小的身躯里潜藏着巨大的能量,丰腴的体态中蕴含着超长的寿命,因此备受大家青睐。


可与此同时,三星手机起火爆炸、特斯拉汽车自燃等事件接连发生,引发人们对我安全问题的关注,不少人对我感到担忧、害怕。我也开始重新认识自己,我的脾气真的如此火爆吗?我会无缘无故引火烧身吗?经过一番审视,锂电池君郑重声明:产品无端爆炸,我不背锅!接下来,就带大家刷新对我的认知,放心大胆pick me。


电池缘何出现安全问题?


一般认为,我的安全问题就是“起火燃烧”甚至“原地爆炸”。如果出现这些问题,就说明——我的内部热失控了。好好的,为什么会热失控呢?主要有三种可能性:


1)我已经吃饱电了,但还一直强行给我充电——电池过充;


2)忽然好热或者好冷,我好不习惯——电池外部热冲击;


3)可怜的我遭受了暴力——对电池进行了针刺、撞击、挤压、短路等行为。


这些行为都有可能是我失控的导火索。不过朋友们,你也别害怕,目前电池的研发设计人员已经在我身上加了多重“秘笈”来解决失控问题了。


电池过充三重防范措施


过充,顾名思义,是指我在充电达到满充状态后,还继续给我充电的现象。过充可能会导致电池内压升高、电池变形、漏液等情况的发生,从而引发安全事故。


好多朋友习惯“手机整夜充电不拔”,这不就是过充吗?那会不会引起爆炸呢?锂电池君答曰:不会


因为目前市面上正规的


(注意:是正规的我,不是山寨高仿的我哦)均有防过充的措施,如安全保护电路(PCB)、电流切断装置(CID)和防爆阀等。


1)安全保护电路:保护电路板可以限制最低电压和最高充电电流,还具有过热保护等作用。保护板在我充电时,可以随时给我量体温,一旦检测到我充满电或超过温度限制,将会自动停止充电,防止危险发生(专利CN1079174C)。


2)电流切断装置(CID):电流切断装置是在我的单体盖板上设置一个翻转片,一旦过充导致内部压力升高,就会将其翻转以断开电流路径(专利CN102956851B)。同时这种翻转片通常都具有可恢复性,当我的内压恢复正常时,翻转片又能自动恢复原样啦,是不是感觉很高级?


3)防爆阀:防爆阀是防止我发生安全问题的一道紧要防线,别看它个头小小的,但是当我吃得过饱,肚子快要爆炸(内部压力超过安全压力)时,它会自动打开,释放我体内的气体,以防我原地爆炸或带来更加严重的后果(专利CN102324479B)。


怎么样,我的“秘笈”很厉害吧!但千万要注意,这些“秘笈”只有正规的我才能配备哦!


电池过充爆炸原理:锂离子电池充电初期,电流通过电池时一部分电能转化为热能,在这一阶段电池表面温度上升得很慢。当电池达到完全充满的状态时,电池内部的化学过程由锂离子的嵌入反应变成锂金属在负极表面的沉积,溶剂被氧化放出的热量使电池受热。随着电池继续充电,电池电压随极化增大而迅速上升,引起正极活性物质结构的不可逆变化和电解液的分解,从而产生大量气体,放出大量的热,使电池温度和内压急剧增加,从而引发爆炸、燃烧等隐患。


热冲击,电池管理系统应对有方


热冲击,是指在急剧加热或冷却的情况下,我的温度发生剧烈的变化,产生热冲击热应力。一般来说,我对0-40℃内的温度不敏感,但一旦超过这个区间,我的寿命和容量都会大打折扣。


有些手机在使用过程中偶尔会提醒“手机温度过高或过低”。出现这种情况,就说明周围的温度让我体感不适,而一旦外部温度过高,我就会感到百爪挠心,于是有可能爆炸。


但是你也不必过度担心,针对温度对电池的不良影响,电池制造商开发出了电池管理系统BMS,其中的热管理系统能有效控制电池的温度,对电池进行冷却或加热,将温度控制在适宜的范围内。


简单来说,配置热管理系统就等于给我随身装了一台空调,可以随时调节温度。下面我就带大家看看它的工作原理。


1)LG化学公司研发了一种组合式温度控制系统的电池组,通过导热介质流动穿过单元电池之间的冷却板来控制电池组的温度(专利CN101454926B)。


2)通用公司研发的温度控制系统则是通过冷却介质比较模块、组件比较模块和冷却风扇控制模块三者共同配合作用,使冷却介质和电池均处于安全温度范围内(专利CN101377148B)。


电池热冲击爆炸原理:外部温度过高时,电池内部形成一个反应链,各个反应相互促进、依次进行。首先是SEI膜分解放出热量加热电池,促使负极与溶剂的反应放出更多的热量,导致负极与粘结剂的反应、溶剂分解、正极的热分解反应依次进行,放出大量的热与气体,导致电池爆炸。


针刺、撞击、挤压,三大材料升级对抗


前段时间有一新闻,一男子在电器城给手机换电池时突发奇想,尝试用牙咬来验证电池真伪,结果在咬下去的瞬间火花四溅,电池发生爆炸。


在此,锂电池君要郑重提醒大家:虽然我很强大,但也是需要小心呵护的,在日常生活中应该避免针刺、撞击和挤压,防止我内部短路从而引发爆炸。目前针对内部短路问题,我对自身的三大材料进行了升级。


1)升级隔膜:采用“自关断”隔膜。在高温下,隔膜中的聚合物熔融,闭塞通孔,从而切断电流,保证锂离子电池的安全性(专利申请CN101510596A)。


2)升级正负极材料:在正负极上设置保护涂层,通常为多孔绝缘膜,不仅能有效的防止电池内部短路,也能阻止锂枝晶的产生,从而有效地提高锂离子电池的稳定性(专利CN102177604B)。


3)升级电池壳体:部分研发人员通过重新选择电池壳体材料或增加阻挡层,以增强壳体的抗刺穿强度,使电池在外部物理冲击下或被尖锐物体挤压时,能显著减少侵入、起火或爆炸的可能性(专利CN100524895C)。


电池短路爆炸原理:当锂离子电池在针刺、撞击、挤压的情况下容易出现内部短路,会瞬间产生大量的热,使电池温度升高到正极热分解的温度,导致热失控,最终出现爆炸的情况。特别是安全性能差的锂离子电池,一般5秒左右就会爆炸。


正确使用锂电池,你get到了吗?


朋友们,读到这里,产品爆炸的锅你还会盖在我的头上吗?是不是认为我其实还挺和颜悦色?而且我有好多秘密“武器”来控制自己的脾气。只要我来自于正规厂商,出厂前都要过“体检”关——一系列安全性能测试,如跌落试验、热冲击、穿刺试验、挤压试验、过充等,“体检”合格后才会跟大家见面。


接下来,你只要再掌握正确的使用方法,就会觉得我不仅和颜悦色,还颇为亲切可爱了呢!


1)如何为锂离子电池充电?


此外,“尽量把手机电池的电量用完,最好用到自动关机”这种说法也是不对的,当出现手机电量过低提示时,应该尽量及时进行充电。


2)锂离子电池的保存


在保存我或与我相关的电子产品时,要注意轻拿轻放,不能使用暴力哦!应尽量避免我受到磕碰、挤压等强外力作用,这也是我乘机时不能托运的原因。要避免使用尖锐物如螺丝刀等拆卸、穿刺,更不能啃咬,此外请不要把我放在高温下暴晒。


最理想的保存方法是将电量使用到40%左右后,将我保存在阴凉干燥的地方,20℃左右是理想的保存温度。每个月最好要把我拿出来用一次,这样既能保证良好的保存状态,又不至于让电量完全流失而造成损坏。


最后,锂电池君希望大家如我一样,能被生活温柔以待。




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