簡(jiǎn)述大容量聚合物電池爆炸的條件及電芯保護(hù)方法

　　大容量聚合物電池芯爆炸或燃燒，均是由于電芯內(nèi)部發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量與氣體導(dǎo)致，要促使電芯內(nèi)部發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，必須具備一些必要的外部條件：

　　1、電池被嚴(yán)重過(guò)充，鋰離子電芯的化學(xué)系統(tǒng)決定了當(dāng)電芯被過(guò)充電后，電芯內(nèi)部的LiCoO2變成Co3O4， Co3O4是很強(qiáng)的氧化劑，可與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣體（O2）。氧氣繼續(xù)與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生水（H2O），水又可繼續(xù)與Li、電解質(zhì)反應(yīng)。。。， 如此電芯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生熱量與大量的氣體， 這種反應(yīng)會(huì)隨著電壓的不斷升高而加劇，一般來(lái)講，電芯電壓超過(guò)4.2V時(shí)，即有這種反應(yīng)發(fā)生，電芯電壓達(dá)到接近5V時(shí)，隨著電芯內(nèi)部溫度的升高及氣體壓力作用，大部分電芯會(huì)由于內(nèi)部短路等原因發(fā)生燃燒（聚合物電芯）或爆炸（液態(tài)硬包裝）。 具體反應(yīng)過(guò)程如下：

　　2、電芯被高溫加熱， 當(dāng)電芯被高溫加熱時(shí)，電解液會(huì)汽化同時(shí)還會(huì)分解，電芯內(nèi)部壓力增大，電芯內(nèi)部的隔離膜可能熔解導(dǎo)致電芯內(nèi)部短路引起燃燒， 同時(shí)陰極材料在充滿(mǎn)電時(shí)，在一定溫度下，會(huì)發(fā)生自催化反應(yīng)，出現(xiàn)燃燒。電芯電壓越高，抗高溫的時(shí)間就越短。 下圖為不同材料的焦耳熱特性曲線(xiàn)：

　　3、電芯被短路，電芯在滿(mǎn)充狀態(tài)下，被突然短路，此極有可能引起電芯出現(xiàn)安全事故， 短路有兩種情況：

　　1） 電芯外部短路， 對(duì)于液態(tài)硬包裝電芯，由于電芯溫度升高，內(nèi)部電解液分解及汽化，可能導(dǎo)致電芯內(nèi)部壓力太大而出現(xiàn)爆炸，同時(shí)部分電芯由于其他各種原因，內(nèi)部壓力原本已經(jīng)很大，在短路高溫的作用下，電芯也可能爆炸。 對(duì)于軟包裝的電芯，在外短路的作用下，將會(huì)鼓脹，或裂開(kāi)。一般不會(huì)出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。

　　2）電芯內(nèi)部短路， 電芯在滿(mǎn)充電狀態(tài)下，由于各種原因，電芯內(nèi)部的陰陽(yáng)極短路時(shí)，溫度劇烈升高，引發(fā)電芯內(nèi)部產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，此時(shí)，如是硬殼包裝的電芯將出現(xiàn)爆炸，而聚合物軟包裝的電芯將出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。

　　解決針對(duì)上述的幾個(gè)方面的問(wèn)題，目前主要采取保護(hù)板、PTC、專(zhuān)用充電器及保險(xiǎn)絲等方法對(duì)電芯進(jìn)行保護(hù)。 其中保護(hù)板是對(duì)電芯的過(guò)充、過(guò)放及過(guò)流進(jìn)行一級(jí)保護(hù)，PTC則是在電芯過(guò)熱時(shí)短路大電流情況下截止電流對(duì)電芯進(jìn)行二級(jí)保護(hù)，專(zhuān)用充電器則是對(duì)電芯的充電電流及電壓進(jìn)行限制，而保險(xiǎn)絲目前使用較少，其主要作用是在電芯電壓或電流出現(xiàn)異常時(shí)徹底截?cái)嚯娦九c外電路的連接，從而確保電芯不會(huì)被再次使用，以保證電芯不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。因此，這些保護(hù)設(shè)備的可靠性，直接影響到電芯的安全使用，應(yīng)引起足夠的重視。