鋰離子電池燃燒或爆炸的原因

鋰離子電池以其高比能量、較高的工作電壓、體積小、重量輕等優(yōu)點已成為移動通訊、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的主要電源之一。然而，鋰離子電池在充放電過程中由于使用不當(dāng)，會出現(xiàn)鼓脹燃燒或爆炸的危險；特別是在濫用條件下（如受熱、過充、短路、振動、擠壓等），電池會出現(xiàn)燃燒、爆炸乃至人員受傷等情況。因此，研究鋰離子電池的爆炸機理對提高鋰離子電池的安全性有重要的意義。

鋰離子電池燃燒或爆炸的可能性主要如下：

一、當(dāng)鋰離子電池受熱時，電池內(nèi)部的反應(yīng)如一個反應(yīng)鏈，各個反應(yīng)相互 促進，依次進行。首先是SEI膜分解放出熱量加熱了電池，促使負極與溶劑的反應(yīng)放出更多的熱量，導(dǎo)致負極與粘結(jié)劑的反應(yīng)、溶劑分 解，接接著正極開始進行熱分解反應(yīng)，放出大量的熱與氣體，最后導(dǎo) 致電池燃燒或爆炸。

二、在鋰離子電池充電初期，電流通過電池時一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，歐姆極化也產(chǎn)生一部分熱量，但電池表面溫度上升的很慢；當(dāng)電池達到 全充滿狀態(tài)時，由鋰離子繼續(xù)的嵌入反應(yīng)變成鋰金屬在負極表面的沉積，溶劑被氧化（由過充引起的溶劑的氧化反應(yīng)放出的熱量遠遠高于可逆狀態(tài)下鋰離子與溶劑反應(yīng)放出的熱量）放出的熱量加熱了電池；隨著電池溫度升高，金屬鋰與溶劑反應(yīng)、嵌鋰碳與溶劑反應(yīng)相繼發(fā) 生，熱量失控，同時伴隨發(fā)生溶劑的分解、粘結(jié)劑與鋰金屬的反應(yīng)。

三、短路、針刺和撞擊對鋰離子電池造成的危害大致相同。短路時，電流通過電池的瞬間產(chǎn)生大量的熱，加熱電池，使電池溫度升高到正極分解的溫度，正極熱分解又導(dǎo)致電池?zé)崃渴Э?；針刺速度很快時，在針刺的部位造成局部短路并產(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；當(dāng)鋰離子電池受到撞擊時，電極上過電壓損失產(chǎn)生熱量，促使溶劑與負極的反應(yīng)，放出的熱量又進一步加熱電池，促使正極熱分解反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致熱量的失控 。

四、鋰離子電池的設(shè)計

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，那就要求負極的嵌鋰空間至始至終都要比正極的脫嵌的鋰離子空間大。如在設(shè)計時，沒有考慮負極余量的大小，會造成析鋰，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(dāng)隔膜收縮過大，極片會引起短路。

c放電電流：在設(shè)計時根據(jù)產(chǎn)品的使用放電電流來設(shè)計極片的面密度壓實極耳類型等。當(dāng)面密度過大，壓實過高，極耳截面較小時，大電流放電，會產(chǎn)生析鋰，產(chǎn)生大量的熱造成電池爆炸。

d防爆結(jié)構(gòu)：當(dāng)電池內(nèi)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(tǒng)：對電池進行保護過充過放過流短路。