關(guān)于電池鼓殼和爆破的原因剖析：

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(dòng)的金屬。體積小所以容量密度高，廣受顧客與工程師歡迎。可是，化學(xué)特性太生動(dòng)，則帶來了極高的危險(xiǎn)性。鋰金屬暴露在空氣中時(shí)，會(huì)與氧氣發(fā)作劇烈的氧化反應(yīng)而爆破。為了提高安全性及電壓，科學(xué)家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等資料來貯存鋰原子。這些資料的分子結(jié)構(gòu)，形成了奈米等級(jí)的細(xì)微貯存格子，可用來貯存鋰原子。這樣一來，即使是電池外殼破裂，氧氣進(jìn)入，也會(huì)因氧分子太大，進(jìn)不了這些細(xì)微的貯存格，使得鋰原子不會(huì)與氧氣接觸而避免爆破。鋰離子電池的這種原理，使得人們?cè)谌〉盟呷萘棵芏鹊囊黄穑驳竭_(dá)安全的目的。

鋰離子電池充電時(shí)，正極的鋰原子會(huì)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)極的貯存格，并取得一個(gè)電子，還原為鋰原子。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過來。為了避免電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會(huì)再加上一種擁有很多細(xì)孔的隔閡紙，來避免短路。好的隔閡紙還能夠在電池溫度過高時(shí)，自動(dòng)封閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，避免危險(xiǎn)發(fā)作。

保護(hù)措施

鋰電池芯過充到電壓高于4．2V后，會(huì)開端發(fā)作副作用。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，正極資料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半，此時(shí)貯存格常會(huì)垮掉，讓電池容量發(fā)作永久性的下降。假如持續(xù)充電，由于負(fù)極的貯存格現(xiàn)已裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會(huì)堆積于負(fù)極資料外表。這些鋰原子會(huì)由負(fù)極外表往鋰離子來的方向長(zhǎng)出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過隔閡紙，使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)作前電池就先爆破，這是由于在過充過程，電解液等資料會(huì)裂解發(fā)作氣體，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)極外表的鋰原子反應(yīng)，從而爆破。因而，鋰電池充電時(shí)，一定要設(shè)定電壓上限，才干夠一起兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為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)，部分資料會(huì)開端被損壞。又由于電池會(huì)自放電，放愈久電壓會(huì)愈低，因而，放電時(shí)最好不要放到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。因而，3．0V是一個(gè)理想的放電截止電壓。

充放電時(shí)，除了電壓的約束，電流的約束也有其必要。電流過大時(shí)，鋰離子來不及進(jìn)入貯存格，會(huì)集合于資料外表。這些鋰離子取得電子后，會(huì)在資料外表發(fā)作鋰原子結(jié)晶，這與過充一樣，會(huì)形成危險(xiǎn)性。假如電池外殼破裂，就會(huì)爆破。

因而，對(duì)鋰離子電池的保護(hù)，至少要包括：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(huì)有一片保護(hù)板，這片保護(hù)板主要便是供給這三項(xiàng)保護(hù)。可是，保護(hù)板的這三項(xiàng)保護(hù)顯然是不行的，全球鋰電池爆破事件還是頻傳。要確保電池體系的安全性，有必要對(duì)電池爆破的原因，進(jìn)行更仔細(xì)的剖析。

二、電池爆破原因：

1：內(nèi)部極化較大！

2：極片吸水，與電解液發(fā)作反應(yīng)氣鼓。

3：電解液本身的質(zhì)量，功能問題。

4：注液時(shí)候注液量達(dá)不到工藝要求。

5：安裝制程中激光焊焊接密封功能差，漏氣、測(cè)漏氣漏測(cè)。

6：粉塵，極片粉塵首先易導(dǎo)致微短路，具體原因不知道。

7：正負(fù)極片較工藝范圍偏厚，入殼難。

8：注液封口問題，鋼珠密封功能不好導(dǎo)致氣鼓。

9：殼體來料存在殼壁偏厚，殼體變形影響厚度。

三、爆破類型剖析

電池芯爆破的類形可概括為外部短路、內(nèi)部短路、及過充三種。此處的外部系指電芯的外部，包括了電池組內(nèi)部絕緣規(guī)劃不良等所引起的短路。

當(dāng)電芯外部發(fā)作短路，電子組件又未能堵截回路時(shí)，電芯內(nèi)部會(huì)發(fā)作高熱，形成部分電解液汽化，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)量好的隔閡紙，會(huì)將細(xì)孔封閉，電化學(xué)反應(yīng)停止或近乎停止，電流驟降，溫度也漸漸下降，從而避免了爆破發(fā)作。可是，細(xì)孔封閉率太差，或是細(xì)孔根本不會(huì)封閉的隔閡紙，會(huì)讓電池溫度持續(xù)升高，更多的電解液汽化，最終將電池外殼撐破，甚至將電池溫度提高到使資料燃燒并爆破。

內(nèi)部短路主要是由于銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔閡，或是鋰原子的樹枝狀結(jié)晶穿破膈膜所形成。這些細(xì)微的針狀金屬，會(huì)形成微短路。由于，針很細(xì)有一定的電阻值，因而，電流不見得會(huì)很大。銅鋁箔毛刺系在生產(chǎn)過程形成，可觀察到的現(xiàn)象是電池漏電太快，多數(shù)可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。并且，由于毛刺細(xì)微，有時(shí)會(huì)被燒斷，使得電池又康復(fù)正常。因而，因毛刺微短路引發(fā)爆破的機(jī)率不高。

這樣的說法，能夠從各電芯廠內(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)作爆破事件，得到計(jì)算上的支撐。因而，內(nèi)部短路引發(fā)的爆破，主要還是由于過充形成的。由于，過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結(jié)晶，刺穿點(diǎn)到處都是，到處都在發(fā)作微短路。因而，電池溫度會(huì)逐漸升高，最終高溫將電解液氣體。這種景象，不論是溫度過高使資料燃燒爆破，還是外殼先被撐破，使空氣進(jìn)去與鋰金屬發(fā)作劇烈氧化，都是爆破收?qǐng)觥?/p>

可是過充引發(fā)內(nèi)部短路形成的這種爆破，并不一定發(fā)作在充電的其時(shí)。有可能電池溫度還未高到讓資料燃燒、發(fā)作的氣體也未足以撐破電池外殼時(shí)，顧客就停止充電，帶手機(jī)出門。這時(shí)很多的微短路所發(fā)作的熱，漸漸的將電池溫度提高，經(jīng)過一段時(shí)間后，才發(fā)作爆破。顧客一起的描繪都是拿起手機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)手機(jī)很燙，丟掉后就爆破。

綜合以上爆破的類型，我們能夠?qū)⒎辣c(diǎn)放在過充的避免、外部短路的避免、及提高電芯安全性三方面。其間過充避免及外部短路避免屬于電子防護(hù)，與電池體系規(guī)劃及電池組裝有較大聯(lián)系。電芯安全性提高之要點(diǎn)為化學(xué)與機(jī)械防護(hù)，與電池芯制造廠有較大聯(lián)系。

四、規(guī)劃規(guī)范

由于全球手機(jī)有數(shù)億只，要到達(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。因而，電池體系規(guī)劃時(shí)，有必要有兩道以上的安全防地。常見的錯(cuò)誤規(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。盡管保護(hù)板的故障率不高，可是，即使故障率低到百萬分之一，機(jī)率上全球還是天天都會(huì)有爆破事故發(fā)作。

電池體系如能對(duì)過充、過放、過電流都分別供給兩道安全防護(hù)，每道防護(hù)的失敗率假如是萬分之一，兩道防護(hù)就能夠?qū)⑹÷式档揭粌|分之一。常見的電池充電體系方塊圖如下，包括充電器及電池組兩大部分。充電器又包括適配器（Adaptor）及充電控制器兩部分。適配器將交流電轉(zhuǎn)為直流電，充電控制器則約束直流電的最大電流及最高電壓。電池組包括保護(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)電池體系為例，過充防護(hù)系利用充電器輸出電壓設(shè)定在4．2V左右，來到達(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(huì)被過充而發(fā)作危險(xiǎn)。第二道防護(hù)是保護(hù)板上的過充防護(hù)功能，一般設(shè)定為4．3V。這樣，保護(hù)板平常不必負(fù)責(zé)堵截充電電流，只有當(dāng)充電器電壓異常偏高時(shí)，才需求動(dòng)作。過電流防護(hù)則是由保護(hù)板及限流片來負(fù)責(zé)，這也是兩道防護(hù)，避免過電流及外部短路。由于過放電只會(huì)發(fā)作在電子產(chǎn)品被運(yùn)用的過程。因而，一般規(guī)劃是由該電子產(chǎn)品的線路板來供給第一到防護(hù)，電池組上的保護(hù)板則供給第二道防護(hù)。當(dāng)電子產(chǎn)品偵測(cè)到供電電壓低于3．0V時(shí)，應(yīng)該自動(dòng)關(guān)機(jī)。假如該產(chǎn)品規(guī)劃時(shí)未規(guī)劃這項(xiàng)功能，則保護(hù)板會(huì)在電壓低到2．4V時(shí)，封閉放電回路。

總之，電池體系規(guī)劃時(shí)，有必要對(duì)過充、過放、與過電流分別供給兩道電子防護(hù)。其間保護(hù)板是第二道防護(hù)。把保護(hù)板拿掉后充電，假如電池會(huì)爆破就代表規(guī)劃不良。

上述方法盡管供給了兩道防護(hù)，可是由于顧客在充電器壞掉后，常會(huì)買非原廠充電器來充電，而充電器業(yè)者，根據(jù)成本考慮，常將充電控制器拿掉，來降低成本。結(jié)果，劣幣驅(qū)逐良幣，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地。而過充又是形成電池爆破的最重要因素，因而，殘次充電器能夠稱得上是電池爆破事件的首惡。