聚合物電池會(huì)爆炸嗎?聚合物電池爆炸燃燒的條件
聚合物電池會(huì)爆炸嗎?聚合物電池爆炸燃燒的條件。聚合物電池與我們常見的液態(tài)鋰電池的金屬外殼有所區(qū)別,其外包裝采用的是鋁塑包裝,聚合物電池內(nèi)部存在隱患時(shí),外部包裝會(huì)變形故障,不會(huì)輕易爆炸。
聚合物電池爆炸燃燒的條件
那么是什么導(dǎo)致的聚合物電池爆炸或者燃燒呢?聚合物電池爆炸或者燃燒,均是由于電芯內(nèi)部發(fā)生了劇烈得化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的熱量與氣體所導(dǎo)致的外包裝被“撐爆”,要促使電芯內(nèi)部發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),出現(xiàn)這些反應(yīng)必須具備一些必要的外部條件:
一、聚合物電池被嚴(yán)重過充,鋰離子電池的化學(xué)系統(tǒng)決定了當(dāng)電芯被過充電后,電池內(nèi)部的LiCoO2變成Co3O4, Co3O4是很強(qiáng)的氧化劑,可與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣體(O2)。氧氣繼續(xù)與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生水(H2O),水又可繼續(xù)與Li、電解質(zhì)反應(yīng)。。。如此循環(huán)電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生熱量與大量的氣體, 這種反應(yīng)會(huì)隨著電壓的不斷升高而加劇,一般來講,電池電壓超過4.2V時(shí),即有這種反應(yīng)發(fā)生,電壓達(dá)到接近5V時(shí),隨著內(nèi)部溫度的升高及氣體壓力作用,大部分電池會(huì)由于內(nèi)部短路等原因發(fā)生燃燒(聚合物電池)或爆炸(液態(tài)硬包裝)。 具體反應(yīng)過程如下:
二、聚合物電池過熱,當(dāng)電池過熱時(shí),電解液會(huì)汽化,同時(shí)還會(huì)分解,內(nèi)部壓力增大,電池內(nèi)部的隔離膜可能熔解導(dǎo)致短路引起燃燒, 同時(shí)陰極材料在充滿電時(shí),在一定溫度下,會(huì)發(fā)生自催化反應(yīng),出現(xiàn)燃燒。電池電壓越高,抗高溫的時(shí)間就越短。下圖為不同材料的焦耳熱特性曲線:
三、聚合物電池短路,電池在滿充狀態(tài)下,被突然短路,此極有可能引起電芯出現(xiàn)安全事故,導(dǎo)致聚合物電池短路的兩種情況:
?、匐姵赝獠慷搪罚?對(duì)于液態(tài)硬包裝電芯,由于電芯溫度升高,內(nèi)部電解液分解及汽化,可能導(dǎo)致電芯內(nèi)部壓力太大而出現(xiàn)爆炸,同時(shí)部分電芯由于其他各種原因,內(nèi)部壓力原本已經(jīng)很大,在短路高溫的作用下,電芯也可能爆炸。 對(duì)于軟包裝的電芯,在外短路的作用下,將會(huì)鼓脹,或裂開。
②電池內(nèi)部短路, 電芯在滿充電狀態(tài)下,由于各種原因,電芯內(nèi)部的陰陽極短路時(shí),溫度劇烈升高,引發(fā)電芯內(nèi)部產(chǎn)生劇烈反應(yīng)。此時(shí),如果是硬殼包裝的電芯將出現(xiàn)爆炸,而軟包裝的電芯將出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。
如何解決?
針對(duì)上述聚合物電池爆炸幾個(gè)方面的問題,目前主要采取保護(hù)板、PTC、專用充電器以及保險(xiǎn)絲等方法對(duì)電池電芯進(jìn)行保護(hù)。 其中保護(hù)板是對(duì)電芯的過充、過放及過流進(jìn)行一級(jí)保護(hù),PTC則是在電芯過熱時(shí)短路大電流情況下截止電流對(duì)電芯進(jìn)行二級(jí)保護(hù),專用充電器則是對(duì)電芯的充電電流及電壓進(jìn)行限制,而保險(xiǎn)絲目前使用較少,其主要作用是在電芯電壓或電流出現(xiàn)異常時(shí)徹底截?cái)嚯娦九c外電路的連接,從而確保電芯不會(huì)被再次使用,以保證電芯不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。
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