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聚合物電池爆炸需要什么條件?怎么保護(hù)電芯?

發(fā)布時(shí)間:2015-07-14 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】電芯遇到高溫容易被加熱,電解液就會(huì)汽化分解。一旦大量的聚合物電池芯爆炸或者燃燒,就會(huì)產(chǎn)生大量的熱,從而發(fā)生爆炸。那么聚合物聚合物電池爆炸需要什么條件?怎么保護(hù)電芯?

大容量聚合物電池芯爆炸或燃燒,均是由于電芯內(nèi)部發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的熱量與氣體導(dǎo)致,要促使電芯內(nèi)部發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),必須具備一些必要的外部條件:

1、電池被嚴(yán)重過充,鋰離子電芯的化學(xué)系統(tǒng)決定了當(dāng)電芯被過充電后,電芯內(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)。。。, 如此電芯內(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,電芯電壓超過4.2V時(shí),即有這種反應(yīng)發(fā)生,電芯電壓達(dá)到接近5V時(shí),隨著電芯內(nèi)部溫度的升高及氣體壓力作用,大部分電芯會(huì)由于內(nèi)部短路等原因發(fā)生燃燒(聚合物電芯)或爆炸(液態(tài)硬包裝)。 具體反應(yīng)過程如下:

聚合物電池爆炸需要什么條件?怎么保護(hù)電芯?
 
2、電芯被高溫加熱, 當(dāng)電芯被高溫加熱時(shí),電解液會(huì)汽化同時(shí)還會(huì)分解,電芯內(nèi)部壓力增大,電芯內(nèi)部的隔離膜可能熔解導(dǎo)致電芯內(nèi)部短路引起燃燒, 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。電芯電壓越高,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:

聚合物電池爆炸需要什么條件?怎么保護(hù)電芯?
 
3、電芯被短路,電芯在滿充狀態(tài)下,被突然短路,此極有可能引起電芯出現(xiàn)安全事故, 短路有兩種情況:

1) 電芯外部短路, 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。一般不會(huì)出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。

2)電芯內(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),如是硬殼包裝的電芯將出現(xiàn)爆炸,而聚合物軟包裝的電芯將出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。

解決針對(duì)上述的幾個(gè)方面的問題,目前主要采取保護(hù)板、PTC、專用充電器及保險(xiǎn)絲等方法對(duì)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。因此,這些保護(hù)設(shè)備的可靠性,直接影響到電芯的安全使用,應(yīng)引起足夠的重視。

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