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鋰電池的工作原理是怎樣的?

作者:admin????來源:未知????發布時間:2022-04-07 11:40????瀏覽量:
咱們無需杞人憂天,但也不能忽視鋰離子電池存在的安全隱患,你要明白鋰離子電池為何會爆破,這就要從了解鋰離子電池內部結構開端說起了。鋰離子電池內部同樣有正極、負極,以及之間的隔閡和電解液,前期鋰離子電池的負極資料是單質鋰,但金屬鋰十分生動,遇水、氮、酸或氧化劑有起火和爆破風險,尤其到了可充電的二次鋰離子電池時期,重復的充放電使得粉狀鋰單質越積越多,充電進程中可能構成的鋰晶體結成枝狀,引起電池內部短路,終究導致起火或爆破。



拋棄鋰元素不可能,由于它有著最小的密度和最大的電負性,具有極高的比能量,是現在制作電池的上佳之選。要處理鋰的不穩定性,今天咱們運用的鋰離子電池中采用了最有效的處理辦法拋棄運用鋰單質,中心部分采用更穩定的鋰離子以及鋰嵌合物。如今的鋰離子電池中,正極可所以不同類型的鋰化合物,負極重要是層狀結構的石墨類物質,用于嵌入帶正電的鋰離子。在充電時,正極部分的鋰離子脫離含鋰化合物,終究嵌入負極的層狀結構里;在放電時,鋰離子脫離負極,通并結合在正極的化合物中。正負極間的隔閡即可避免短路,并且在特殊狀況下能夠關閉離子通道,加上沒有鋰單質的參與,充放電進程都變得安全多了。在以下的說明中,咱們所指的鋰離子電池均為鋰離子電池(加粗)。



在智能手機等小型數碼產品中,廠家還會運用更先進的鋰聚合物電池(圖02)。這種鋰離子電池運用高分子資料,現在重要應用在電解質和正極上,由于電解質為固體或膠狀,無需運用隔閡,避免了因其失效導致的壽數或安全問題。鋰聚合物電池即使呈現毛病,一般也僅是電池鼓脹、失效,嚴重時會起火燃燒并放出很多煙霧,但一般不會爆破。鋰聚合物電池還有杰出的可塑性,可依據要求制作成各種形狀,理論上的最小厚度僅為0.5mm。



只在資料上做出改進不能徹底避免風險,比如電池充電電壓高于4.2V后仍堅持繼續加壓,電池就會被過度充電,此時負極的層狀結構無法存儲更多鋰離子,后續鋰離子會堆積在負極資料外表,取得電子后,向正極方構成樹枝狀結晶,它們會刺透隔閡,使正負極短路,同時電解液因高溫而被電解,呈現氣體,電芯內部壓力升高,終究導致起火燃燒甚至爆破。同樣假如過度放電,也會對負極造成不可逆的損害,影響電池充電量與壽數。除了電壓之外,充電電流過大也會令鋰離子來不及進入負極層狀結構,與過度充電相似,鋰離子會很多堆積在負極資料外表,有可能導致短路,電池外殼破裂甚至會爆破。



總結下來,導致鋰離子電池爆破的直接原因是短路,短路一般又是由于過度充電或電流過大引起的,并且為了確保電池壽數,設計上也有必要謹防過度放電。所以電池廠家在設計產品時都參加了一些防護辦法,包含避免過充過放的維護線路板(圖5),它會檢測電池電壓,當抵達臨界值時主動關閉充電或放電進程;電池中還有熱敏保險、可恢復保險絲等部件,它們是維護線路板失效后的第二道屏障,會依據溫度狀況主動斷開,阻止化學反應的進行;此外,還有用來阻燃的電芯維護殼,電池內部壓力上升到一定數值時主動敞開的安全閥(圖6);一些公司的電池還會在電解液中參加高分子資料,就算電芯被外力破壞,它也會阻止化學反應的進行,阻隔鋰離子活動,避免電池過熱爆破。這些屏障理論上能夠確保電池的安全性,就算呈現毛病也不會傷及運用者。



電池中的維護線路板上裝有相似圖中的操控芯片,會監控電池的狀況,遇風險時主動斷電。筆記本電池組中的操控芯片更為重要,它有必要監控電池組中每個電芯的狀況,即使只有一個呈現問題也會危及整個電池組的安全



制造鋰離子電池時,合格廠家都有嚴厲的工序操控。以鋰離子電池為例,制漿是用專門溶劑與粘合劑與粉末狀的正負極活性物混合,經高速攪拌均勻后制作成漿狀的正負極資料;涂膜進程將漿狀資料均勻地涂在金屬箔外表,烘干后別離制成正負極極片;裝配進程中將按正極片、隔閡、負極片、隔閡的順序放好,經過卷繞后制作成電芯,最后經過注入電解液等工序,完結電池的裝配。聽起來簡略,但要確保產品的質量,以上所有進程中有會涉及成百上千個要注意的細節,廠家有必要運用優質的原料,擁有牢靠的設備和工作環境,并依靠工人細致的操作,終究才能讓電池具有超卓的質量。而任何一步呈現問題,產出的電池都將成為廢品。

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