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鋰電模具性質(zhì)
來源:沃爾匯 發(fā)布時(shí)間:2022-07-13 09:22:02
大家好,我是小編。今天給大家介紹鋰電模具,以下內(nèi)容由小編整理,相關(guān)內(nèi)容供以參考。
外殼特性
鋰,原子序數(shù)3,原子量為6.941,是最輕的堿金屬元素。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(chǔ)存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu),形成了納米等級(jí)的細(xì)小儲(chǔ)存格子,可用來儲(chǔ)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)小的儲(chǔ)存格,使得鋰原子不會(huì)與氧氣接觸而避免爆炸。
保護(hù)措施
鋰電池芯過充到電壓高于 4.2V 后,會(huì)開始產(chǎn)生副作用。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,正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半, 此時(shí)儲(chǔ)存格常會(huì)垮掉, 讓電池產(chǎn)生永久性的容量損失。 如果繼續(xù)充電,由于負(fù)極的儲(chǔ)存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰金屬會(huì)堆積于負(fù)極材料表面。這些鋰原子會(huì)由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過隔膜,使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)生前電池就先爆炸,這是因?yàn)樵谶^充過程,電解液等材料會(huì)分解產(chǎn)生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓脹破裂,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(shí),一定要設(shè)定電壓上限, 才可以同時(shí)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), 部分材料會(huì)開始被破壞。 又由于電池會(huì)自放電, 放愈久電壓會(huì)愈低,因此,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。因此,3.0V 是一個(gè)理想的放電截止電壓。 充放電時(shí),除了電壓的限制,電流的限制也有其必要。電流過大時(shí),鋰離子來不及進(jìn)入儲(chǔ)存格,會(huì)聚集于材料表面。
這些鋰離子獲得電子后,會(huì)在材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶,這與過充一樣,會(huì)造成危險(xiǎn)性。萬一電池外殼破裂,就會(huì)爆炸。 因此,對(duì)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(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)板主要就是提供這三項(xiàng)保護(hù)。但是,保護(hù)板的這三項(xiàng)保護(hù)顯然是不夠的,全球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(duì)電池爆炸的原因, 進(jìn)行更仔細(xì)的分析。
爆炸原因
1、內(nèi)部極化較大;
2、極片吸水,與電解液發(fā)生反應(yīng)氣鼓;
3、電解液本身的質(zhì)量、性能問題;
4、注液時(shí)候注液量達(dá)不到工藝要求;
5、裝配制程中激光焊接密封性能差,測(cè)漏氣時(shí)漏氣;
6、粉塵、極片粉塵首先易導(dǎo)致微短路;
7、正負(fù)極片較工藝范圍偏厚,入殼難;
8、注液封口問題,鋼珠密封性能不好導(dǎo)致氣鼓;
9、殼體來料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度;
10、外面環(huán)境溫度過高也是導(dǎo)致爆炸的主要原因。
爆炸類型
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(jì)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(shí),電芯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生高熱,造成部分電解液汽化,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)量好的隔膜紙,會(huì)將細(xì)孔關(guān)閉,電化學(xué)反應(yīng)終止或近乎終止,電流驟降,溫度也慢慢下降,進(jìn)而避免了爆炸發(fā)生。但是,細(xì)孔關(guān)閉率太差,或是細(xì)孔根本不會(huì)關(guān)閉 的隔膜紙,會(huì)讓電池溫度繼續(xù)升高,更多的電解液汽化,最后將電池外殼撐破,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?yàn)殂~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(huì)造成微短路。由于,針很細(xì)有一定的電阻值,因此,電流不見得會(huì)很大。銅鋁箔毛刺系在生 產(chǎn)過程造成,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。而且,由于毛刺細(xì)小, 有時(shí)會(huì)被燒斷,使得電池又恢復(fù)正常。因此,因毛刺微短路引發(fā)爆炸的機(jī)率不高。 這樣的說法,可以從各電芯廠內(nèi)部都常有充電后不久,電壓就偏低的不良電池,但是卻鮮少發(fā)生爆炸事件,得到統(tǒng)計(jì)上的支持。因此,內(nèi)部短路引發(fā)的爆炸,主要還是因?yàn)檫^充造成的。
因?yàn)椋^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)生微短路。因此,電池溫度會(huì)逐漸升高,最后高溫將電 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?qǐng)觥?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(shí)。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(shí),消費(fèi)者就終止充電,帶手機(jī)出門。這時(shí)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(shí)間后,才發(fā)生爆炸。消費(fèi)者共同的描述都是拿起手機(jī)時(shí)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(diǎn)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(jì)及電池組裝有較大關(guān)系。電芯安全性提升 之重點(diǎn)為化學(xué)與機(jī)械防護(hù),與電池芯制造廠有較大關(guān)系。
若想了解更多關(guān)于鋰電模具的行業(yè)資訊,歡迎登錄咱們的官網(wǎng)我們會(huì)為您帶來更多實(shí)用的小知識(shí)。http://szwoneng.com
外殼特性
鋰,原子序數(shù)3,原子量為6.941,是最輕的堿金屬元素。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(chǔ)存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu),形成了納米等級(jí)的細(xì)小儲(chǔ)存格子,可用來儲(chǔ)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)小的儲(chǔ)存格,使得鋰原子不會(huì)與氧氣接觸而避免爆炸。
保護(hù)措施
鋰電池芯過充到電壓高于 4.2V 后,會(huì)開始產(chǎn)生副作用。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,正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半, 此時(shí)儲(chǔ)存格常會(huì)垮掉, 讓電池產(chǎn)生永久性的容量損失。 如果繼續(xù)充電,由于負(fù)極的儲(chǔ)存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰金屬會(huì)堆積于負(fù)極材料表面。這些鋰原子會(huì)由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過隔膜,使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)生前電池就先爆炸,這是因?yàn)樵谶^充過程,電解液等材料會(huì)分解產(chǎn)生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓脹破裂,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(shí),一定要設(shè)定電壓上限, 才可以同時(shí)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), 部分材料會(huì)開始被破壞。 又由于電池會(huì)自放電, 放愈久電壓會(huì)愈低,因此,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。因此,3.0V 是一個(gè)理想的放電截止電壓。 充放電時(shí),除了電壓的限制,電流的限制也有其必要。電流過大時(shí),鋰離子來不及進(jìn)入儲(chǔ)存格,會(huì)聚集于材料表面。
這些鋰離子獲得電子后,會(huì)在材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶,這與過充一樣,會(huì)造成危險(xiǎn)性。萬一電池外殼破裂,就會(huì)爆炸。 因此,對(duì)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(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)板主要就是提供這三項(xiàng)保護(hù)。但是,保護(hù)板的這三項(xiàng)保護(hù)顯然是不夠的,全球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(duì)電池爆炸的原因, 進(jìn)行更仔細(xì)的分析。
爆炸原因
1、內(nèi)部極化較大;
2、極片吸水,與電解液發(fā)生反應(yīng)氣鼓;
3、電解液本身的質(zhì)量、性能問題;
4、注液時(shí)候注液量達(dá)不到工藝要求;
5、裝配制程中激光焊接密封性能差,測(cè)漏氣時(shí)漏氣;
6、粉塵、極片粉塵首先易導(dǎo)致微短路;
7、正負(fù)極片較工藝范圍偏厚,入殼難;
8、注液封口問題,鋼珠密封性能不好導(dǎo)致氣鼓;
9、殼體來料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度;
10、外面環(huán)境溫度過高也是導(dǎo)致爆炸的主要原因。
爆炸類型
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(jì)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(shí),電芯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生高熱,造成部分電解液汽化,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)量好的隔膜紙,會(huì)將細(xì)孔關(guān)閉,電化學(xué)反應(yīng)終止或近乎終止,電流驟降,溫度也慢慢下降,進(jìn)而避免了爆炸發(fā)生。但是,細(xì)孔關(guān)閉率太差,或是細(xì)孔根本不會(huì)關(guān)閉 的隔膜紙,會(huì)讓電池溫度繼續(xù)升高,更多的電解液汽化,最后將電池外殼撐破,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?yàn)殂~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(huì)造成微短路。由于,針很細(xì)有一定的電阻值,因此,電流不見得會(huì)很大。銅鋁箔毛刺系在生 產(chǎn)過程造成,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。而且,由于毛刺細(xì)小, 有時(shí)會(huì)被燒斷,使得電池又恢復(fù)正常。因此,因毛刺微短路引發(fā)爆炸的機(jī)率不高。 這樣的說法,可以從各電芯廠內(nèi)部都常有充電后不久,電壓就偏低的不良電池,但是卻鮮少發(fā)生爆炸事件,得到統(tǒng)計(jì)上的支持。因此,內(nèi)部短路引發(fā)的爆炸,主要還是因?yàn)檫^充造成的。
因?yàn)椋^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)生微短路。因此,電池溫度會(huì)逐漸升高,最后高溫將電 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?qǐng)觥?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(shí)。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(shí),消費(fèi)者就終止充電,帶手機(jī)出門。這時(shí)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(shí)間后,才發(fā)生爆炸。消費(fèi)者共同的描述都是拿起手機(jī)時(shí)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(diǎn)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(jì)及電池組裝有較大關(guān)系。電芯安全性提升 之重點(diǎn)為化學(xué)與機(jī)械防護(hù),與電池芯制造廠有較大關(guān)系。
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