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锂电池爆炸有哪些原理

钜大LARGE  |  点击量:1038次  |  2018年08月04日  

爆炸的原因类别:负极容量不足,水份含量过高,内部短路,保护线路老化失效,过充,过放,外部短路,外部挤压和暴力碰撞。

负极容量不足

当正极部位对面的负极部位容量不足,或是根本没有容量时,充电时所产生的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中,会析在负极的表面,形成突起状“枝晶”,而下一次充电时,这个突起部分更容易造成锂的析出,经过几十至上百次的循环充放电后,“枝晶”会长大,最后会刺穿隔膜纸,使内部产生短路。电芯急剧放电,产生大量的热,烧坏隔膜,而造成更大的短路现象,高温会使电解液分解成气体,负极碳和隔膜纸燃烧,造成内部压力过大,当电芯的外壳无法承受这个压力时,电芯就会爆炸。

水份含量过高

水份可以和电芯中的电解液反应,生产气体,充电时,可以和生成的锂反应,生成氧化锂,使电芯的容量损失,易使电芯过充而生成气体,水份的分解电压较低,充电时很容易分解生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆炸。

内部短路

由于内部产生短路现象,电芯大电流放电,产生大量的热,烧坏隔膜,而造成更大的短路现象,这样电芯就会产生高温,使电解液分解成气体,造成内部压力过大,当电芯的外壳无法承受这个压力时,电芯就会爆炸。

激光焊时,热量经壳体传导到正极耳上,使正极耳温度高,如果上部胶纸没有隔开正极耳及隔膜,热的正极耳就会使隔膜纸烧坏或收缩,造成内部短路,而形成爆炸。

高温胶纸包住负极耳

客户在负极耳点焊时,热量传导到负极耳上,如果高温胶纸未贴好,负极耳上的热量就会烧坏隔膜,造成内部短路,形成爆炸。

贴底部胶未完全包住底部

客户在底部铝镍复合带处点焊时,会在底部壳壁产生大量的热,传导极芯的底部,如果高温胶纸未完全包住隔膜,会烧坏隔膜,造成内部短路,形成爆炸。

过充

电芯过充电时,正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化,而放出的锂过多也容易无法插入负极中,也容易造成负极表面析锂,而且,当电压达到4.5V以上时,电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。

外部短路

外部短路可能由于操作不当,或误使用所造成,由于外部短路,电池放电电流很大,会使电芯的发热,高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏,造成内部短路,因而爆炸。

负极容量不足的工位

负极包不住正极,正负极分档配对错误,负极压片时压死,负极颗粒,负极露箔,负极凹点,负极划痕,负极暗痕,负极涂布不均,正极头尾部堆料,正极涂布不均,正极敷料量偏大,正负极搅拌不均,负极来料容量偏低,正极来料容量偏高,负极容量不足。

水份含量过多的工位

封口太慢而吸潮,陈化时吸潮,电解液水份含量过大,注液前烘烤未烘干或吸潮,组装烘烤时未烘干,涂布时正负极未烘干,正极打胶配料时吸潮,正极烘烤不充分,水份含量过高。

内部短路的工位

贴底部胶未完全包住底部,高温胶纸包住负极耳,上部胶位置不对,烘烤时温度太高烘坏隔膜,激光焊短路电芯未检出,组装微短路电芯下流,组装短路电芯未检出,压扁时压力太大,隔膜纸有砂眼,卷绕不齐,负极铆焊未拍平,有毛刺,正负极分小片毛刺,正负极分小片掉料,内部短路。

过充可能的工位

用户使用时充电器电压偏大,检测时个别点电压偏大,检测时电流设置过大,电芯容量不足,预充柜个别点电流过大,预充时电流设置过大,过充。

外部短路可能的工位

保护线路板失效,用户在使用时正负极短路,电芯在周转过程中打火,上电芯未对好,造成正负极接触,外部短路。

总结

所有相关工位必须加强控制。

安全性为各项性能中最重要的。

当与其它要求冲突时,优先满足安全性。

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