锂电池爆炸原理
常见锂电池爆炸原因及避免措施
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作者：一气贯长空导读：因为锂电池而引起的安全事故几乎大多数都是由于短路而引起的。
1、避免短路及过充
因为锂电池而引起的安全事故几乎大多数都是由于短路而引起的。
我们知道，当电池的正负极在电阻非常小的情况下相互连接的非正常通路，即我们常说的短路时，电池内部会产生非常大的电流和热量，产生的热和过强的电能释放不仅会导致电池寿命严重受损，而且对于使用密闭封装而成的锂电池来说，其内部会产生一定的压力从而导致电池内部压力骤增，并且由于锂离子的化学特性非常活泼，最终会产生外壳爆裂和燃烧的情况出现。
由于锂离子电池的化学特性，当我们对电池进行过度充电（过充）操作时，由于锂电池负极无法嵌入更多的锂离子，导致锂离子在负极表面以金属锂析出，造成枝晶锂现象的出现，当枝晶锂生长到一定程度便会刺破隔膜，造成电池内部短路，出现隔离膜破损，同样会出现内部短路的情况，从而引发安全事故。
锂电池厂爆炸火灾事故原因
锂电池厂爆炸火灾事故原因近年来，随着便携式电子设备的普及和电动汽车的兴起，锂电池作为一种高能量密度储能设备被广泛应用。
然而，锂电池在高能量密度的同时也带来了火灾和爆炸的风险。
事实上，全球范围内，已经发生了多起锂电池厂爆炸火灾事故。
这些事故对现代社会的生产、生活和环境均造成了严重影响。
因此，对于锂电池厂爆炸火灾的原因进行深入分析，不仅有利于预防类似事故的发生，也能为锂电池制造企业提供重要的安全指导和技术支持。
一、锂电池厂爆炸火灾事故概述1.1 锂电池的基本结构和原理要深入分析锂电池厂爆炸火灾的原因，首先需要了解锂电池的基本结构和工作原理。
一般而言，锂电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。
正极通常使用氧化物，负极通常使用石墨或锂金属，电解液通常是有机溶剂和锂盐的混合物。
在放电过程中，正极和负极通过电解液中的离子交换来释放能量。
锂电池的高能量密度使其成为便携式设备和电动汽车的理想能源储存装置。
1.2 锂电池爆炸火灾事故的严重性虽然锂电池具有高能量密度和长周期寿命等优点，但由于其在充放电过程中会产生热量和气体，也存在着发生爆炸火灾的潜在风险。
一旦发生锂电池爆炸火灾，不仅可能导致设备损坏和人员伤亡，还可能引发火灾蔓延和化学品泄漏等严重后果。
因此，锂电池厂爆炸火灾事故的严重性不容忽视。
1.3 锂电池厂爆炸火灾事故的代表性案例全球范围内，已经发生了多起锂电池厂爆炸火灾事故。
典型案例包括2011年5月在韩国天津三星SDI公司发生的锂电池厂爆炸火灾事故、2018年3月在中国广东佛山发生的锂电池厂爆炸火灾事故等。
这些事故不仅对当地的生产和环境造成了严重影响，也引起了全球范围内的关注和警惕。
二、锂电池厂爆炸火灾事故的原因分析2.1 原材料和工艺控制不当在锂电池的生产过程中，如果正极材料、负极材料、电解液等原材料的品质控制不当，可能会导致电池内部产生短路、漏电等隐患，从而增加爆炸火灾的风险。
此外，如果制造工艺不合理、操作不规范，也可能会在电池内部产生异常反应，引发火灾。
常见锂电池爆炸原因及避免措施
常见锂电池爆炸原因及避免措施锂电池的爆炸主要是由于电池内部发生异常热失控而引起的。
锂电池爆炸的主要原因可以归纳为以下几个方面：过充、过放、短路、挤压、高温环境和材料缺陷等。
首先，过充是导致锂电池爆炸的一个主要原因。
当电池在充电时，如果电池内部的温度过高，或者充电电压超过了电池的耐受范围，就会导致电池内部的化学反应失控，产生大量的热量。
这种热量不能及时散发出去，就会导致电池内部的压力骤然增大，进而导致电池爆炸。
其次，过放也是导致锂电池爆炸的一个重要原因。
在使用过程中，如果将锂电池放电到超低电压，会导致锂电池内部的化学反应异常失控。
这种失控会导致电池内部的温度迅速升高，压力骤增，进而引发爆炸。
另外，短路也是引发锂电池爆炸的一个常见原因。
短路是指电池的正、负极之间发生电流直接流通的现象。
当锂电池内部的正、负极由于其中一种原因直接接触，电流就会被短路通路直接通过。
这会导致电池产生过高的电流，进而产生过热，引发电池爆炸。
此外，如果锂电池在使用或运输过程中受到挤压，也会引发锂电池爆炸。
当锂电池被挤压时，电池内部的隔膜和电池皮膜有可能被破坏，正、负极之间产生短路，从而引发温度升高和电池爆炸。
高温环境也是锂电池爆炸的一个重要因素。
当锂电池处于高温环境下，电池的内阻会明显降低，这样会导致电池放电速度加快，从而产生过多的热量，进而引发爆炸。
此外，锂电池的材料缺陷也会导致爆炸。
例如，如果电池内部的材料质量不合格，或者电池的外包装存在缺陷，就容易导致电池内部的化学反应失控，从而引发爆炸。
为了避免锂电池的爆炸，可以采取以下一些措施。
首先，选购正规品牌的锂电池，避免购买假冒伪劣产品。
其次，避免过充过放，控制好充电和使用电池的电压和时间。
再次，避免电池短路，比如避免不当、过于紧密的存放。
此外，要避免电池受到挤压和高温环境，尽量避免在高温环境中长时间使用和存放锂电池。
最后，应定期检查锂电池的状态，如有变形、漏液等异常情况应及时更换电池。
锂电池会爆炸的原因是什么？
锂电池会爆炸的原因是什么？我们经常在回看到电动车发生自燃爆炸的现象，但是很多朋友并不知道造成锂电池爆炸的原因是什么，下面就一起来聊一聊锂电池发生自燃爆炸的原因有哪些？锂电池会爆炸的原因主要分外部原因和内部原因这两大类：一、锂电池爆炸的外部原因1、外力碰撞我们通常使用的锂电池都是由很多颗锂电芯通过串联和并联后组成的一个大电池组电池，所以其受到外力碰撞的时候，比较容易发生变形，这个有可能是因为电路板变形短路或者某个电池电芯变形导致内部短路，造成整个电池组温度急剧上升，如果没有及时采取措施，使其降温，除去短路安全隐患的话，电池组最终将会发生自燃爆炸。
这也就是我们有时候看到电池车发生碰撞之后，容易发生自燃爆炸的原因。
所以大家使用锂电池的时候，尽量避免让其发生碰撞，而且在其外包包装方面，尽量采取有效缓解碰撞发生后的力度。
2、温度过高如果锂电池所处的环境温度过高，而且散热困难的话，电池内部会因为稳定过高，化学活跃性不断提高，就会不断产生热量，而此时又散热不过来，就会因为热失控导致电池发生自燃爆炸的发生。
因此大家在存放电动汽车或摩托车的时候，尽量放在通风阴凉的地方，避免存放的环境既热又通风散热不良的地方。
3、潮湿锈蚀导致短路当电池组使用一段时间之后，电路板或其它配件会因为油污污垢沉积过多，链接起来，就会有发生短路的可能，或者因为过于潮湿，导致间距过短的正负极电路发生短路，这样，就会导致电池组发生短路的可能。
所以大家使用或存放锂电池的时候，防止干燥通风的地方。
4、过充电锂电池在使用完电之后，大家往往都会对其进行充电，而大家不知道的是，这个充电会可能发生下面的情况：（1）充电过程中，可能会因为散热不足，导致电池温度持续上升，最后导致热失控后发生自燃爆炸；（2）当电池充满电电之后，充电器和电池保护板发生失效，会对电池继续持续充电，这时候就会发生过充，电池发生过充，不仅会发热过高，而且会因为能量过大，导致电池发生自燃爆炸的后果。
锂电池火灾爆炸原因分析与控制措施研究
针对这一事故，应采取以下控制措施：加强电动汽车锂电池组的设计审查， 确保电池组内部的隔膜等关键部件具备较高的安全性能；同时，应优化电池管理 系统的算法和硬件设计，提高其对电池状态的监测准确性和响应速度；另外，在 车辆使用过程中，应规范驾驶员的行为，避免发生剧烈撞击和高温暴露等危险行 为。
五、总结本次演示对锂电池火灾爆炸的原因进行了深入分析，并探讨了相应 的控制措施。通过背景介绍、原因分析、控制措施研究和案例分析，可以得出以 下结论：
锂电池火灾用于现代电子产品和电动汽车等领域，由于其具有高能量密度、 长寿命等特点而受到广泛。然而，锂电池在生产、使用过程中存在潜在的火灾爆 炸风险，给人们的生命财产安全带来严重威胁。本次演示将深入分析锂电池火灾 爆炸的原因，并探讨相应的控制措施，旨在为减少锂电池火灾爆炸事故提供有效 参考。
一、背景介绍随着科技的不断进步，锂电池已成为现代社会不可或缺的重要 组成部分。无论是在手机、笔记本电脑等电子产品领域，还是在电动汽车、储能 系统等领域，锂电池都发挥着不可替代的作用。然而，锂电池在生产、使用过程 中一旦发生火灾爆炸，将会给人们的生命财产带来严重损失。因此，深入分析锂 电池火灾爆炸的原因，并探讨相应的控制措施，对于保障公众安全具有重要意义。
谢谢观看
1、锂电池在生产、使用过程中存在潜在的火灾爆炸风险，应引起足够重视。
2、锂电池火灾爆炸的原因包括内部原因和外部原因两个方面，内部原因包 括电池本身的设计缺陷和生产质量问题，外部原因包括滥用、高温、撞击等因素。
3、应从设计、生产和使用等方面采取有效的控制措施，提高锂电池的安全 性能和可靠性，降低火灾爆炸风险。
三、控制措施针对锂电池火灾爆炸的原因，可以采取以下控制措施：
1、设计方面加强电池设计阶段的审查和验证，确保电池本身具有较高的安 全性能。例如，提高电池组的绝缘性能，避免电池内部短路问题的发生；优化电 池防过充过放保护电路的设计，防止电池过度充电或放电导致的安全事故。
锂电池为什么会鼓胀气或者发生爆炸？
本文摘自再生资源回收-变宝网（）锂电池为什么会鼓胀气或者发生爆炸？一、锂离子电池特性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，广受消费者与工程师欢迎。
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。
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。
为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。
好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。
保护措施：锂电池电芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。
过充电压愈高，危险性也跟着愈高。
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。
如果继续充电，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。
这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。
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，进而爆炸。
因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。
最理想的充电电压上限为 4.2V。
锂电芯放电时也要有电压下限。
锂电池爆炸的六个原因
三、过充
电芯过充电时，正极的锂过度放出会使正极 的结构发生变化，而放出的锂过多也容易无 法插入负极中，也容易造成负极表面析锂， 而且，当电压达到4.5V以上时，电解液会分 解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆 炸。
造成过充可能的原因
1、预充时电流设置过大； 2、预充柜个别点电流过大； 3、电芯容量不足； 4、检测时电流设置过大； 5、检测时个别点电压偏大； 6、用户使用时充电器电压偏大。
五、水分含量高
水分可以和电芯中的电解液反应，生产气体， 充电时，可以和生成的锂反应，生成氧化锂， 使电芯的容量损失，易使电芯过充而生成气 列生成的气体会使电 芯的内部压力增大，当电芯的外壳无法承受 时，电芯就会爆炸。
六、负极容量不足
造成负极容量不足可能的原因
1、正极来料容量偏高； 9、负极划痕； 2、负极来料容量偏低； 10、负极凹点； 3、正负极搅拌不均； 11、负极露箔； 4、正极敷料量偏大； 12、负极颗粒； 5、正极涂布不均； 13、负极压片时压死； 6、正极头尾部堆料； 14、正负极分档配对错误； 7、负极涂布不均； 15、负极包不住正极。 8、负极暗痕；
四、过放
过放电时，负极的性能受到较严重破坏，其表面上 的SEI膜被损坏，而且集流体铜箔受到较严重的腐 蚀氧化，导致负极阻抗增大，极化增强；最终电池 被损坏！
电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大 电流过放,或反复过放对电池影响更大.一般而言,过 放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到 破坏,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰 减.
锂电池为何会爆炸
3、 气体是哪里来的：锂离子电池为达到单只电芯 3 － 4.2V 的高工作电压（镍氢和镍硌电池工作电压为 1.2V ，铅酸电池工作电压为 2V ），必须采取分解电压大于 2V 的有机电解液，而采用有机电解液在大电流，高温的条件下会被电解，电解产生气体，导致内部压力升高，严重会冲破壳体
4、 燃烧是如何发生的：热量来源于大电流，同时在高电压（超过 5V ）情况下，正极锂的氧化物也会发生氧化反应，析出金属锂，在气体导致壳体破裂的情况下，与空气直接接触，导致燃烧，同时引燃电解液，发生强烈火焰，气体急速膨胀，发生爆炸。
5、 聚合物电池是否会有安全性问题：聚合物电池与锂离子电池的区别在于电解液为胶状、半固态，锂离子电池电解液为液态。所以，聚合物电池可以使用软包装，在内部产生气体时，可以更早的突破壳体，避免气体聚集过多，产生激烈涨裂。但聚合物电池并没有从根本上解决安全性问题，同样使用钴酸锂和有机电解液，而且电解液为胶状，不易泄漏，将会发生更猛烈的燃烧，燃烧是聚合物电池安全性最大的问题。
1、内部短路是如何形成的：锂离子电池的最大的隐患是应用钴酸锂的锂离子电池在过充的情况下（甚至正常充放电时，低温零下20以下），锂离子在负极堆积形成枝晶，刺穿隔膜，形成内部短路。
2、 产生大电流：外部短路，内部短路将产生几百安培的过大电流
i. 外部短路时，由于外部负载过低，电池瞬间大电流放电。在内阻上消耗大量能量，产生巨大热量。
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一、锂电池为什么有安全性问题
1、内部短路是如何形成的：锂
离子电池的最大的隐患是应用钴酸锂
的锂离子电池在过充的情况下（甚至正
常充放电时），锂离子在负极堆积形成
枝晶，刺穿隔膜，形成内部短路。
2、产生大电流：外部短路，内
部短路将产生几百安培的过大电流
i. 外部短路时，由于外
部负载过低，电池瞬间大电流放电。
在
内阻上消耗大量能量，产生巨大热量。
ii. 内部短路，主要原因
是隔膜被穿透，内部形成大电流，温度
上升导致隔膜熔化，短路面积扩大，进
而形成恶性循环
3、气体是哪里来的：锂离子电池为达到单只电芯 3 － 4.2V 的高工作电压（镍氢和镍硌电池工作电压为 1.2V ，铅酸电池工作电压为 2V ），必须采取分解电压大于 2V 的有机电解液，而采用有机电解液在大电流，高温的条件下会被电解，电解产生气体，导致内部压力升高，严重会冲破壳体
4、燃烧是如何发生的：热量来源于大电流，同时在高电压（超过 5V ）情况下，正极锂的氧化物也会发生氧化反应，析出金属锂，在气体导致壳体破裂的情况下，与空气直接接触，导致燃烧，同时引燃电解液，发生强烈火焰，气体急速膨胀，发生爆炸。
5、聚合物电池是否会有安全性问题：聚合物电池与锂离子电池的区别在于电解液为胶状、半固态，锂离子电池电解液为液态。
所以，聚合物电池可以使用软包装，在内部产生气体时，可以更早的突破壳体，避免气体聚集过多，产生激烈涨裂。
但聚合物电池并没有从根本上解决安全性问题，同样使用钴酸锂和有机电解液，而且电解液为胶状，不易泄漏，将会发生更猛烈的燃烧，燃烧是聚合物电池安全性最大的问题。
二、如何解决大容量锂电池的安全性问题
锂离子电池的安全性问题，并不是外围问题，而是一个基于材料技术的本质问题。
在材料技术上取得突破：
1、选择安全的正极材料，目前的正极有钴酸锂和锰酸锂两种量产的材料产品。
钴酸锂在小电芯方面是很成熟的体系，由于钴酸锂在分子结构方面（ LiCo ）的特点：充满电后，仍旧有大量的锂离子留在正极，当过充时，残留在正极的锂离子将会涌向负极，在负极上形成枝晶是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果，甚至在正常充放电过程中，也有可能会有多余的锂离子游离到负极形成枝晶。
所以手机电池频频发生爆炸事件，一方面是由于保护电路失效，但更重要的是在材料方面并没有根本的解决问题。
同时钴酸锂的氧化性强，在 175 度时就会分解，壳体泄漏，与空气接触，发生燃烧、爆炸。
2、选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。
同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂 100 度，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。
3、选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。
当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至 2000 欧姆，让内部反应停止下来。
4、防爆阀：当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进行卸压，以防止内部气体积累过多，发生形变，最终导致壳体爆裂。
5、保护电路：通常保护电路需起到防止过充电，过放电，超大电流的作用。
主要原理是通过测量每一只电芯的电压和总电流，控制开关电路进行整个回路的关断，在电路的设计上并没有过高的难度。
但保护电路的设计是否合理，可靠性是否足够高，是考验生产厂商的能力。
保护电路是基于大约数十个个电阻、电容，开关 MOS 管等电子元器件组成的 PCB 电路，各个元器件都存在失效的可能性。
失效的保护电路会出现开路或导通两种状态，当开路时会导致用户不能使用电池组，而导通的状态将会考验电芯抗过充的能力。
三、用什么样的标准考察大容量锂电池的安全性
1、过充试验
利用恒定电流持续给电芯充电，设定固定电压上限。
电芯内部在负极上产生锂离子枝晶，刺穿隔膜是通过该试验最大的威胁。
电动车蓄电池 充满电，
放 1 小时后
5.0V 90min 不燃烧
国家标准
GB/T 18287-2000
按标准
充满电
后 20℃ ± 5℃ 3C 5 A 上限电压 10V ，
温度下降峰
值 10 ℃ 后结束实验 不爆炸、
不燃烧 UL 标准
按标准充满电后
20℃ ± 5℃
以
对应电
流和时间进行。
注： C 为标称容量， I C 为测试电流
测试时间不
得少于 48h 不爆炸、
不燃烧
注：UL(Underwriters Laboratories)是一家产品安全测试和认证机构，对消费者来说UL 就是安全标志的象征。
全球，UL 是制造厂商最值得信赖的合格评估提供者之一。
（摘自UL 实验室中文网站）
2、 短路试验
用小电阻的导线直接连接正负极，使电池形成超大电流回路，电池内部快速升温
前提 环境温度 短路方法 外部电阻 时间 结果要求 军标
按标准充满电后的电池组
20 ℃ ± 5 ℃
用导线连接正负极
≤ 50m Ω 直至保护
电路起作用
不爆炸、不燃烧、可正常充放电
轻工标准 QB/T2502-2000 按标准充满电
后
20℃ ± 5℃ 用导线连
接正负极
≤ 50m Ω 6h 以上 不爆炸、
不燃烧
2004 科技部
863 电动车蓄电按标准
充满电
20℃ ± 5℃ 用导线连
接正负极
≤ 10m Ω 10min 不漏液、不爆炸或
3、针刺试验
用铁针垂直穿透电池，持续形成内部短路
4、热冲击
把电芯放入高温箱中，以标准规定的速度升温，持续的高温导致内部隔膜熔化，形成大面积内部短路。