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:
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。
相關(guān)閱讀:
求助專家:蓄電池直流系統(tǒng)異常運(yùn)行的現(xiàn)象及處理
探秘:鋰離子電池組的短路保護(hù)如何實(shí)現(xiàn)?
DC/DC變換器3大要點(diǎn)設(shè)計(jì),輕松搞定高性能車用電池