造成鋰離子電池短路的原因和后果有什么?
鋰離子電池短路的原因及后果如下:
原因
金屬顆粒污染:在鋰離子電池的正負極材料制備過程中,如果混入金屬顆粒等污染物,這些金屬顆粒有可能在電池內(nèi)部形成導電通路,導致電池內(nèi)部短路。此外,正極漿料中過渡金屬雜質(zhì)未除干凈會導致刺穿隔膜或促使負極鋰枝晶生成導致內(nèi)短路。
電池材料老化:隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加,鋰離子電池的正負極材料會逐漸破壞和失效,這種老化現(xiàn)象可能導致電池內(nèi)部短路。
機械損傷:鋰離子電池在使用過程中如果受到機械沖擊或擠壓,可能會損壞電池結(jié)構(gòu),使正負極直接接觸,從而造成短路。電池封裝中極片或極耳發(fā)生位移也可能引起正、負集流體接觸,導致短路。
制造缺陷:電池生產(chǎn)過程中可能存在的缺陷,如銅/鋁集流體之間的短路、鋰電芯隔膜質(zhì)量不達標等,也可能導致電池短路。鋰電芯隔膜質(zhì)量不達標,且在鋰電池組使用過程中經(jīng)常大電流充放,隔膜在經(jīng)受不了短時間內(nèi)巨大的鋰離子流穿過時,會導致出現(xiàn)局部或者大面積破損,直接導致電芯劇烈發(fā)熱發(fā)燙、損害。
溫度因素:溫度過高或過低都可能影響電池內(nèi)部的化學反應(yīng)和物質(zhì)結(jié)構(gòu),進而引發(fā)短路。高溫可能加速電池材料的熱失控反應(yīng),而低溫則可能促進鋰枝晶的生長,增加短路風險。例如,負極材料儲鋰能力較低或者鋰離子從正極掙脫出速度過快,導致在負極表面游離過多鋰離子,久而久之形成樹枝狀的結(jié)晶,待枝晶長到一定長度容易刺穿隔膜造成電池微短路。
后果
漏液:鋰離子電池體內(nèi)溫度上升較慢的情況下,外殼逐漸溶化,保護層失效,導致有腐蝕性的電解液泄漏。
自燃:鋰離子電池短路時出現(xiàn)的火花會瞬間點燃電解液,由于電解液由易燃液體構(gòu)成,燃燒的電解液會跟著引燃塑料機身,導致電池燃燒。如果電池周圍有易燃物,將會造成火災(zāi)。
爆炸:鋰離子電池體內(nèi)溫度上升較快時,外殼不會像溫度上升較慢時逐漸溶化,導致電池內(nèi)部空間不足以容納加熱情況下的膨脹氣體,電池容器因壓力過大而爆炸。
容量損失:短路還會造成電池內(nèi)部的活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞,導致電池容量降低甚至喪失,電池將無法再提供足夠的電能供設(shè)備使用,從而需要提前報廢。
人身傷害與財產(chǎn)損失:鋰離子電池短路可能引發(fā)的火災(zāi)和爆炸不僅會對設(shè)備造成損壞,還可能對人身安全構(gòu)成威脅,在情況下可能導致人員傷亡和財產(chǎn)損失。
因此,為確保鋰離子電池的安全使用,制造商應(yīng)嚴格控制生產(chǎn)過程中的質(zhì)量,確保電池結(jié)構(gòu)的完整性和材料的穩(wěn)定性。同時,消費者在使用鋰離子電池時也應(yīng)注意遵守相關(guān)安全規(guī)定,避免將電池暴露在高溫、潮濕或易受機械沖擊的環(huán)境中。
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