鋰離子電池已經(jīng)成為可攜式電子產(chǎn)品的電池,。這種電池的容量密度高,、價格具競爭力,，在未來的幾年內(nèi),，仍將是市場主流產(chǎn)品,。但是鋰電池卻一直潛藏著爆炸的危險。

    由于鋰離子電池的應(yīng)用愈來愈廣,，爆炸事件層出不窮,。其實，透過正確的電池設(shè)計系統(tǒng)及電芯等級判定,，鋰離子電池是可以做到非常安全的,，目前防爆線路及防爆技術(shù)都已成熟，爆炸事件應(yīng)該可以愈來愈少,。

    可以通過鋰離子的電池特性來分析：鋰是化學(xué)周期表上直徑zui小也是zui活潑的金屬,。但是因其化學(xué)性質(zhì)太活潑，給它的使用帶來了*的危險性,。當(dāng)鋰金屬暴露于空氣中時,，會與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。為了提升安全性及電壓,，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)，形成了納米等級的細(xì)小儲存格子,，可用來儲存鋰原子,。這樣一來，即使是電池外殼破裂,，氧氣進(jìn)入,，也會因氧分子太大，進(jìn)不了這些細(xì)小的儲存格,，使得鋰原子不會與氧氣接觸而避免爆炸,。鋰離子電池的這種原理，使得人們在獲得高容量密度的同時,，也達(dá)到安全的目的,。

    鋰離子電池充電時，正極的鋰原子會喪失電子,，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，并獲得一個電子,，還原為鋰原子,。放電時，整個程序倒過來,。為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路,，電池內(nèi)會再加上一種擁有眾多細(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,，自動關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越,，以自廢武功,，防止危險發(fā)生。

    保護(hù)措施

    鋰電池芯過充到電壓高于4.2V后,，會開始產(chǎn)生副作用,。過充電壓愈高，危險性也跟著愈高,。這是因為在過充過程,，電解液等材料會裂解產(chǎn)生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂,，讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng),，進(jìn)而爆炸,。因此,，鋰電池充電時，一定要設(shè)定電壓上限,，才可以同時兼顧到電池的壽命,、容量、和安全性,。的充電電壓上限為4.2V,。

    鋰電芯放電時也要有電壓下限。當(dāng)電芯電壓低于2.4V時,，部分材料會開始被破壞,。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈低,，因此,，放電時不要放到2.4V才停止。鋰電池從3.0V放電到2.4V這段期間,，所釋放的能量只占電池容量的3%左右,。因此,，3.0V是一個理想的放電截止電壓。

    充放電時,，除了電壓的限制,，電流的限制也有其必要。電流過大時,，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,，會在材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶,，這與過充一樣，會造成危險性,。萬一電池外殼破裂,，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,。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)板主要就是提供這三項保護(hù)。但是,，保護(hù)板的這三項保護(hù)顯然是不夠的,，鋰電池爆炸事件還是頻傳。要確保電池系統(tǒng)的安全性,，必須對電池爆炸的原因,，進(jìn)行更仔細(xì)的分析。

    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)部絕緣設(shè)計不良等所引起的短路,。

    當(dāng)電芯外部發(fā)生短路，電子組件又未能切斷回路時,，電芯內(nèi)部會產(chǎn)生高熱,，造成部分電解液汽化，將電池外殼撐大,。zui后將電池外殼撐破,，甚至將電池溫度提高到使材料燃燒并爆炸

    內(nèi)部短路主要是因為銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜,，或是鋰原子的樹枝狀結(jié)晶穿破膈膜所造成。這些細(xì)小的針狀金屬,，會造成微短路,。因此，內(nèi)部短路引發(fā)的爆炸,，主要還是因為過充造成的,。因為，過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結(jié)晶,，刺穿點到處都是,，到處都在發(fā)生微短路。因此,，電池溫度會逐漸升高,，zui后高溫將電解液氣體。這種情形,，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸,，還是外殼先被撐破，使空氣進(jìn)去與鋰金屬發(fā)生激烈氧化,，都是爆炸收場,。

    但是過充引發(fā)內(nèi)部短路造成的這種爆炸，并不一定發(fā)生在充電的當(dāng)時,。有可能電池溫度還未高到讓材料燃燒,、產(chǎn)生的氣體也未足以撐破電池外殼時，消費者就終止充電,，帶手機(jī)出門,。這時眾多的微短路所產(chǎn)生的熱，慢慢的將電池溫度提高,，經(jīng)過一段時間后,，才發(fā)生爆炸,。消費者共同的描述都是拿起手機(jī)時發(fā)現(xiàn)手機(jī)很燙,，扔掉后就爆炸。

    綜合以上爆炸的類型,，我們可以將防爆重點放在過充的防止,、外部短路的防止、及提升電芯安全性三方面,。其中過充防止及外部短路防止屬于電子防護(hù),，與電池系統(tǒng)設(shè)計及電池組裝有較大關(guān)系。電芯安全性提升之重點為化學(xué)與機(jī)械防護(hù),，與電池芯制造廠有較大關(guān)系,。