關(guān)于電池鼓殼和爆炸的原因分析：

一、鋰離子電池特性

鋰是化學(xué)周期表上直徑最小也最生動的金屬。體積小所以容量密度高，廣受顧客與工程師歡迎?？墒?，化學(xué)特性太生動，則帶來了極高的危險(xiǎn)性。鋰金屬暴露在空氣中時(shí)，會與氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)而爆炸。為了進(jìn)步安全性及電壓，科學(xué)家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了奈米等級的纖細(xì)儲存格子，可用來儲存鋰原子。這樣一來，即使是電池外殼分裂，氧氣進(jìn)入，也會因氧分子太大，進(jìn)不了這些纖細(xì)的儲存格，使得鋰原子不會與氧氣觸摸而防止爆炸。鋰離子電池的這種原理，使得人們在獲得它高容量密度的同時(shí)，也抵達(dá)安全的目的。

鋰離子電池充電時(shí)，正極的鋰原子會損失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經(jīng)由電解液游到負(fù)極去，進(jìn)入負(fù)極的儲存格，并獲得一個(gè)電子，還原為鋰原子。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過來。為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會再加上一種具有很多細(xì)孔的隔膜紙，來防止短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時(shí)，自動關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，防止危險(xiǎn)發(fā)生。

保護(hù)措施

鋰電池芯過充到電壓高于4．2V后，會開端發(fā)生副作用。過充電壓愈高，危險(xiǎn)性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4．2V后，正極材料內(nèi)剩余的鋰原子數(shù)量不到一半，此刻儲存格常會垮掉，讓電池容量發(fā)生永久性的下降。假設(shè)持續(xù)充電，由于負(fù)極的儲存格現(xiàn)已裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會堆積于負(fù)極材料表面。這些鋰原子會由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會穿過隔膜紙，使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)生前電池就先爆炸，這是由于在過充進(jìn)程，電解液等材料會裂解發(fā)生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲分裂，讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng)，從而爆炸。因此，鋰電池充電時(shí)，必定要設(shè)定電壓上限，才干夠同時(shí)兼顧到電池的壽數(shù)、容量、和安全性。最抱負(fù)的充電電壓上限為4．2V。

鋰電芯放電時(shí)也要有電壓下限。當(dāng)電芯電壓低于2．4V時(shí)，部分材料會開端被損壞。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈低，因此，放電時(shí)最好不要放到2．4V才中止。鋰電池從3．0V放電到2．4V這段期間，所開釋的能量只占電池容量的3％左右。因此，3．0V是一個(gè)抱負(fù)的放電截止電壓。

充放電時(shí)，除了電壓的束縛，電流的束縛也有其必要。電流過大時(shí)，鋰離子來不及進(jìn)入儲存格，會聚集于材料表面。這些鋰離子獲得電子后，會在材料表面發(fā)生鋰原子結(jié)晶，這與過充相同，會構(gòu)成危險(xiǎn)性。假設(shè)電池外殼分裂，就會爆炸。

因此，對鋰離子電池的保護(hù)，至少要包含：充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項(xiàng)。一般鋰電池組內(nèi)，除了鋰電池芯外，都會有一片保護(hù)板，這片保護(hù)板首要就是供應(yīng)這三項(xiàng)保護(hù)。可是，保護(hù)板的這三項(xiàng)保護(hù)顯然是不行的，全球鋰電池爆炸事情仍是頻傳。要確保電池系統(tǒng)的安全性，有必要對電池爆炸的原因，進(jìn)行更仔細(xì)的分析。

二、電池爆炸原因：

1：內(nèi)部極化較大！

2：極片吸水，與電解液發(fā)生反應(yīng)氣鼓。

3：電解液自身的質(zhì)量，功用問題。

4：注液時(shí)分注液量達(dá)不到工藝要求。

5：安裝制程中激光焊焊接密封功用差，漏氣、測漏氣漏測。

6：粉塵，極片粉塵首先易導(dǎo)致微短路，詳細(xì)原因不知道。

7：正負(fù)極片較工藝范圍偏厚，入殼難。

8：注液封口問題，鋼珠密封功用欠好導(dǎo)致氣鼓。

9：殼體來料存在殼壁偏厚，殼體變形影響厚度。

三、爆炸類型分析

電池芯爆炸的類形可歸納為外部短路、內(nèi)部短路、及過充三種。此處的外部系指電芯的外部，包含了電池組內(nèi)部絕緣規(guī)劃不良等所引起的短路。

當(dāng)電芯外部發(fā)生短路，電子組件又未能堵截回路時(shí)，電芯內(nèi)部會發(fā)生高熱，構(gòu)成部分電解液汽化，將電池外殼撐大。當(dāng)電池內(nèi)部溫度高到135攝氏度時(shí)，質(zhì)量好的隔膜紙，會將細(xì)孔關(guān)閉，電化學(xué)反應(yīng)中止或近乎中止，電流驟降，溫度也漸漸下降，從而防止了爆炸發(fā)生?？墒牵?xì)孔關(guān)閉率太差，或是細(xì)孔底子不會關(guān)閉的隔膜紙，會讓電池溫度持續(xù)升高，更多的電解液汽化，終究將電池外殼撐破，甚至將電池溫度進(jìn)步到使材料燃燒并爆炸。

內(nèi)部短路首要是由于銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜，或是鋰原子的樹枝狀結(jié)晶穿破膈膜所構(gòu)成。這些纖細(xì)的針狀金屬，會構(gòu)成微短路。由于，針很細(xì)有必定的電阻值，因此，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生產(chǎn)進(jìn)程構(gòu)成，可觀察到的現(xiàn)象是電池漏電太快，大都可被電芯廠或是拼裝廠篩檢出來。而且，由于毛刺纖細(xì)，有時(shí)會被燒斷，使得電池又康復(fù)正常。因此，因毛刺微短路引發(fā)爆炸的機(jī)率不高。

這樣的說法，可以從各電芯廠內(nèi)部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，可是卻鮮少發(fā)生爆炸事情，得到計(jì)算上的支撐。因此，內(nèi)部短路引發(fā)的爆炸，首要仍是由于過充構(gòu)成的。由于，過充后極片上處處都是針狀鋰金屬結(jié)晶，刺穿點(diǎn)處處都是，處處都在發(fā)生微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，終究高溫將電解液氣體。這種景象，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸，仍是外殼先被撐破，使空氣進(jìn)去與鋰金屬發(fā)生劇烈氧化，都是爆炸收場。

可是過充引發(fā)內(nèi)部短路構(gòu)成的這種爆炸，并不必定發(fā)生在充電的當(dāng)時(shí)。有或許電池溫度還未高到讓材料燃燒、發(fā)生的氣體也未足以撐破電池外殼時(shí)，顧客就中止充電，帶手機(jī)出門。這時(shí)很多的微短路所發(fā)生的熱，漸漸的將電池溫度進(jìn)步，經(jīng)過一段時(shí)間后，才發(fā)生爆炸。顧客一起的描述都是拿起手機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)手機(jī)很燙，丟掉后就爆炸。

歸納以上爆炸的類型，咱們可以將防爆要點(diǎn)放在過充的防止、外部短路的防止、及進(jìn)步電芯安全性三方面。其間過充防止及外部短路防止屬于電子防護(hù)，與電池系統(tǒng)規(guī)劃及電池拼裝有較大聯(lián)絡(luò)。電芯安全性進(jìn)步之要點(diǎn)為化學(xué)與機(jī)械防護(hù)，與電池芯制造廠有較大聯(lián)絡(luò)。

四、規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

由于全球手機(jī)有數(shù)億只，要抵達(dá)安全，安全防護(hù)的失敗率有必要低于一億分之一。由于，電路板的故障率一般都遠(yuǎn)高于一億分之一。因此，電池系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，有必要有兩道以上的安全防線。常見的過錯(cuò)規(guī)劃是用充電器（adaptor）直接去充電池組。這樣將過充的防護(hù)重任，徹底交給電池組上的保護(hù)板。雖然保護(hù)板的故障率不高，可是，即使故障率低到百萬分之一，機(jī)率上全球仍是天天都會有爆炸事故發(fā)生。

電池系統(tǒng)如能對過充、過放、過電流都別離供應(yīng)兩道安全防護(hù)，每道防護(hù)的失敗率假設(shè)是萬分之一，兩道防護(hù)就可以將失敗率降到一億分之一。常見的電池充電系統(tǒng)方塊圖如下，包含充電器及電池組兩大部分。充電器又包含適配器（Adaptor）及充電控制器兩部分。適配器將交流電轉(zhuǎn)為直流電，充電控制器則束縛直流電的最大電流及最高電壓。電池組包含保護(hù)板及電池芯兩大部分，以及一個(gè)PTC來限定最大電流。

文字方塊：適配器交流變直流文字方塊：充電控制器限流限壓文字方塊：充電器文字方塊：保護(hù)板過充、過放過流等防護(hù)文字方塊：電池組文字方塊：限流片文字方塊：電池芯以手機(jī)電池系統(tǒng)為例，過充防護(hù)系使用充電器輸出電壓設(shè)定在4．2V左右，來抵達(dá)第一層防護(hù)，這樣就算電池組上的保護(hù)板失效，電池也不會被過充而發(fā)生危險(xiǎn)。第二道防護(hù)是保護(hù)板上的過充防護(hù)功用，一般設(shè)定為4．3V。這樣，保護(hù)板平常不必?fù)?dān)任堵截充電電流，只有當(dāng)充電器電壓反常偏高時(shí)，才需求動作。過電流防護(hù)則是由保護(hù)板及限流片來擔(dān)任，這也是兩道防護(hù)，防止過電流及外部短路。由于過放電只會發(fā)生在電子產(chǎn)品被運(yùn)用的進(jìn)程。因此，一般規(guī)劃是由該電子產(chǎn)品的線路板來供應(yīng)第一到防護(hù)，電池組上的保護(hù)板則供應(yīng)第二道防護(hù)。當(dāng)電子產(chǎn)品偵測到供電電壓低于3．0V時(shí)，應(yīng)該自動關(guān)機(jī)。假設(shè)該產(chǎn)品規(guī)劃時(shí)未規(guī)劃這項(xiàng)功用，則保護(hù)板會在電壓低到2．4V時(shí)，關(guān)閉放電回路。

總歸，電池系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，有必要對過充、過放、與過電流別離供應(yīng)兩道電子防護(hù)。其間保護(hù)板是第二道防護(hù)。把保護(hù)板拿掉后充電，假設(shè)電池會爆炸就代表規(guī)劃不良。

上述方法雖然供應(yīng)了兩道防護(hù)，可是由于顧客在充電器壞掉后，常會買非原廠充電器來充電，而充電器業(yè)者，依據(jù)本錢考慮，常將充電控制器拿掉，來下降本錢。成果，劣幣驅(qū)趕良幣，市面上呈現(xiàn)了許多殘次充電器。這使得過充防護(hù)失去了第一道也是最重要的一道防線。而過充又是構(gòu)成電池爆炸的最重要因素，因此，殘次充電器可以稱得上是電池爆炸事情的元兇。

當(dāng)然，并非一切的電池系統(tǒng)都選用如上圖的方案。在有些情況下，電池組內(nèi)也會有充電控制器的規(guī)劃。例如：許多筆記型核算機(jī)的外加電池棒，就有充電控制器。這是由于筆記型核算機(jī)一般都將充電控制器做在核算機(jī)內(nèi)，只給顧客一個(gè)適配器。因此，筆記型核算機(jī)的外加電池組，就有必要有一個(gè)充電控制器，才干確保外加電池組在運(yùn)用適配器充電時(shí)的安全。別的，運(yùn)用轎車點(diǎn)煙器充電的產(chǎn)品，有時(shí)也會將充電控制器做在電池組內(nèi)。

終究的防線

假設(shè)電子的防護(hù)措施都失敗了，終究的一道防線，就要由電芯來供應(yīng)了。電芯的安全層級，可依據(jù)電芯能否經(jīng)過外部短路和過充來大概區(qū)分等級。由于，電池爆炸前，假設(shè)內(nèi)部有鋰原子堆積在材料表面，爆炸威力會更大。而且，過充的防護(hù)常因顧客運(yùn)用殘次充電器而只剩一道防線，因此，電芯抗過充才干比抗外部短路的才干更重要。

鋁殼電芯與鋼殼電芯安全性比較鋁殼相對于鋼殼具有很高的安全優(yōu)勢。