剖析移动电源电池爆炸原理及成因
众所周知移动电源的电能储存单元是采用锂离子电池,如果在移动电源PCBA板没有设计合理的保护机制或者采用劣质甚至二手回收的旧电池,都有可能会因此发生爆炸。那么电池发生爆炸的原理及什么原因会导致呢?在分析这个原因之前我们必须先了解锂电池到底由什么做成的。
锂电池是由锂电芯和电路板等其他部件组合而成的。锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度高,但是,化学特性太活泼,则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时,会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构,形成了奈米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理,使得人们在获得它高容量密度的同时,也达到安全的目的。
爆炸原因分析
1、电池电芯内部短路从而引发危险
锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去,进入负极的储存格,并获得一个电子,还原为锂原子。放电时,整个程序倒过来。当电池的正负极直接碰触时会造成短路从而有可能发生危险。
2、过充引发危险
锂电池芯过充到电压高于4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压越高,危险性也跟着越高。锂电芯电压高于4.2V 后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。如继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。使正负极短路,及由过充引发的电芯短路(电芯外部短路)。有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而发生燃烧爆炸。
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