鉅大LARGE | 點擊量:1090次 | 2018年06月24日
為什么鋰電池手機電池會爆炸
為什么要用鋰離子電池?鋰離子電池是廣泛應用于手機領(lǐng)域的電池類別,相較于其它種類的充電電池,鋰離子電池有許多優(yōu)點,這其中最重要的一個,就是它的能量密度。
三星手機電池鋰離子電池的電極一般是用鋰化合物和石墨(純碳)所構(gòu)成,兩者都是非常輕的材料,同時鋰也是一個反應性非常強的元素,因此原子的鍵結(jié)中可以存放更多的能量。這兩者相加,就意味著在現(xiàn)有的充電電池中,想擁有同樣的蓄電量的話,鋰離子電池是最輕的,適合手機、筆電、數(shù)字相機等隨身物品使用。此外,鋰離子沒有記憶效應,也就是說鋰離子電池不必先把電放光才能再充電,而且蓄電量也不會太快減少,大約每個月減少0.1%的電力(算上保護回路的需求也才5%,鎳氫電池大約每個月減少20%)。最后,它還可以歷經(jīng)數(shù)百次的充放電,依然生龍活虎。但鋰電池也有缺點。首先、鋰離子電池很怕熱,在高溫的環(huán)境上最大蓄電量降低的效應會被加速。其次、鋰離子電池也怕過放電,一但放電超過某個程度,電力可能會再也充不進去。當然,鋰離子電池還有會爆炸的危險,這是大家都知道的。
為什么鋰離子電池會爆炸?這要從它的化學性質(zhì)談起······簡單來說,鋰離子電池和所有充電電池一樣,都有一個正極材料和一個負極材料,在這里正極材料是通常是鋰鈷氧,而負極材料則有很多種,最常見的石墨(碳)。充電時鋰鈷氧中的鋰離子會游過中間的電解質(zhì),附著在負極上,而放電時則是相反,從負極的碳游回鋰鈷氧這一側(cè)。
鋰離子電池充放電示意圖在一顆以石墨為負極的鋰離子電池里,是用一層鋰鈷氧,一層裝有電解質(zhì)的分隔物、一層石墨為一組,一組一組的迭起來。
在鋰離子電池中,帶有最大的危險的不是兩個電極,而是中間的有機電解質(zhì)溶劑,以易燃的醚類最多。當電池因為任何原因短路時,電池內(nèi)能量會在短時間以熱的形式釋放出來,點燃這些作為溶劑的醚類,引發(fā)爆炸。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰離子電池很容易爆炸嗎?在工研院得到的經(jīng)驗是:怎么這么難爆啊!在工研院,他們裝了一臺機器,用鉆頭刺穿平板狀況的薄型電池,基本上必需要是新的、充飽電的電池才有最大的爆炸危險,只要是用過一段時間的電池,不僅最大電壓會大為降低,而且里面使用的材料也會鈍化,變得不那么容易反應。他們準備了一大堆舊電池準備要爆個過癮,沒有想到的是,不僅全部的舊電池都沒爆掉,連全新的電池都不見得每顆都爆。這是不是說買二手的電池搞不好比較安全?
鋰離子電池有什么安全措施?
為了避免鋰離子電池過熱,甚至爆炸,現(xiàn)代的鋰離子電池內(nèi)建了許多自我保護的機制。
首先,每顆鋰離子電池都內(nèi)建了一顆控制芯片,這顆控制芯片會監(jiān)控電池的電壓和溫度,超出設定的范圍,芯片就會自動斷電。此外,每顆電池還會設計排氣孔,讓因高溫產(chǎn)生的氣體可以順利地排掉,不至于累積產(chǎn)生爆炸。這些保護措施對沒有實體受到傷害的電池來說是足夠了,但如果是被破壞(例如被穿刺)的鋰電池怎么辦?這就是工研院新研發(fā)的STOBA高分子材料的強項了。在電池電解液內(nèi)加入了一種奈米級的STOBA高分子材料,當受熱時,這種高分子材料會聚合成一種具有隔離效果的薄膜,阻止鋰離子的流動,切斷暴走的短路電池繼續(xù)加熱電池的可能。
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