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电池组内部绝缘设计不良可能导致短路
2023-11-13

电池电芯爆炸的类型可以概括为外部短路、内部短路和过充。这里的外部是指电芯的外部,包括电池组内部绝缘设计不良导致的短路。



当电芯外部短路,电子元件未能切断电路时,电芯内部会产生高热,导致部分电解液汽化,使电池外壳膨胀。当电池内部温度高达135℃时,质量好的隔膜纸会封闭气孔,电化学反应终止或几乎终止,电流骤降,温度慢慢下降,从而避免爆炸。但如果气孔闭合率太差,或者气孔根本没有闭合,电池温度会继续升高,更多的电解液会汽化,最后电池外壳会爆裂,甚至会升高电池温度使材料燃烧爆炸。

内部短路主要是铜箔和铝箔的毛刺刺穿膜片,或者锂原子的树枝状晶体刺穿膜片造成的。这些微小的针状金属会造成微短路。因为针很细,有一定的电阻值,电流可能不会很大。铜箔和铝箔的毛刺是在生产过程中造成的。可观察到的现象是电池漏液太快,可以被电池厂或组装厂筛选掉。而且因为毛刺小,有时会烧坏,使电池恢复正常。所以毛刺微短路导致爆炸的概率不高。

这种说法可以从各电池厂经常出现充电后不久电压低的坏电池,但很少有爆炸的情况来验证。所以内部短路引起的爆炸主要是因为过充引起的。因为过充后,极片上到处都是针状的锂金属晶体,到处都是穿刺点,到处都在发生微短路。所以电池温度会逐渐升高,最后高温会蒸发电解液。这种情况下,无论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是先破壳,使空气进入,剧烈氧化锂金属,都是爆炸。

但是过充引起的内部短路引起的爆炸,并不一定发生在充电的时候。我们以一个手机电池为例。有可能在电池温度没有高到让材料燃烧,产生的气体不足以撑破电池外壳的时候,消费者就会停止充电。这时候很多微短路产生的热量慢慢升高了电池的温度,过了一段时间就爆炸了。消费者普遍的描述是,拿起手机就发现手机很烫,扔掉后就爆炸了。

综合以上爆炸类型,可以重点从防止过充、防止外部短路、提高电池安全性三个方面入手。其中防止过充和外部短路属于电子保护,与电池系统设计和电池组安装有很大关系。电芯安全性提升的重点是化学和机械防护,这与电芯厂商有很大关系。

 

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