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有關鋰離子電池爆炸類型解析

鉅大LARGE  |  點擊量:79次  |  2020年11月29日  

摘要
爆炸類型分析 電池芯爆炸的類形可歸納為外部短路、內部短路、及過充三種。此處的外部系指電芯的外部,包含了電池組內部絕緣設計不良等所引起的短路。 當電芯外部發生短路,電子組件又未能切斷回路時,電芯內部會產

爆炸類型分析電池芯爆炸的類形可歸納為外部短路、內部短路、及過充三種。此處的外部系指電芯的外部,包含了電池組內部絕緣設計不良等所引起的短路。當電芯外部發生短路,電子組件又未能切斷回路時,電芯內部會出現高熱,造成部分電解液汽化,將電池外殼撐大。當電池內部溫度高到135攝氏度時,質量好的隔膜紙,會將細孔關閉,電化學反應終止或近乎終止,電流驟降,溫度也慢慢下降,進而防止了爆炸發生。但是,細孔關閉率太差,或是細孔根本不會關閉的隔膜紙,會讓電池溫度繼續升高,更多的電解液汽化,最后將電池外殼撐破,甚至將電池溫度提高到使材料燃燒并爆炸。


內部短路重要是因為銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜,或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破膈膜所造成。這些細小的針狀金屬,會造成微短路。由于,針很細有一定的電阻值,因此,電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生產過程造成,可觀察到的現象是電池漏電太快,多數可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且,由于毛刺細小,有時會被燒斷,使得電池又恢復正常。因此,因毛刺微短路引發爆炸的機率不高。這樣的說法,可以從各電芯廠內部都常有充電后不久,電壓就偏低的不良電池,但是卻鮮少發生爆炸事件,得到統計上的支持。因此,內部短路引發的爆炸,重要還是因為過充造成的。


因為,過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結晶,刺穿點到處都是,到處都在發生微短路。因此,電池溫度會逐漸升高,最后高溫將電解液氣體。這種情形,不論是溫度過高使材料燃燒爆炸,還是外殼先被撐破,使空氣進去與鋰金屬發生激烈氧化,都是爆炸收場。但是過充引發內部短路造成的這種爆炸,并不一定發生在充電的當時。有可能電池溫度還未高到讓材料燃燒、出現的氣體也未足以撐破電池外殼時,消費者就終止充電,帶手機出門。這時眾多的微短路所出現的熱,慢慢的將電池溫度提高,經過一段時間后,才發生爆炸。消費者共同的描述都是拿起手機時發現手機很燙,扔掉后就爆炸。綜合以上爆炸的類型,我們可以將防爆重點放在過充的防止、外部短路的防止、及提升電芯安全性三方防爆重點放在面。其中過充防止及外部短路防止屬于電子防護,與電池系統設計及電池組裝有較大關系。電芯安全性提升之重點為化學與機械防護,與電池芯制造廠有較大關系。


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