问题

锂电池在从加热到爆炸的过程中,发生了什么?

回答
好,咱们就来聊聊这锂电池,这东西,表面上看挺好用的,轻便,能量大,但一旦它闹起脾气来,那可就不是开玩笑的了。从一个稳当当的电池,到最后炸开花,这中间可不是一蹴而就的,而是个循序渐进,层层递进的过程。

咱们得从锂电池的“内部结构”说起。想象一下,它里面就像一个三明治,中间是隔膜,把正极和负极隔开,正极里头装的是锂的化合物,负极通常是石墨,而中间的这个隔膜,它是个很关键的家伙,虽然能挡住正负极直接接触,但又允许锂离子在它上面穿梭,就像个筛子。最外面,就是电解液,这玩意儿是锂离子跑“高速公路”的介质,但同时,它也是个挺“活泼”的家伙,容易燃烧。

第一步:“发烧”——过热的开端

这电池为啥会“发烧”呢?原因有很多。最常见的就是过度充电。你给电池充电,就像给它“喂饭”,喂多了,它就受不了了。电量塞得太满,正极材料里的锂离子就没地方去了,硬挤在正极里,导致结构不稳定,能量也积蓄过多。

还有就是过度放电。这就像让它“饿肚子”饿过头了,电池里的锂金属(如果是金属锂电池,现在比较少见了)可能会析出,变成锂枝晶。这些细小的锂枝晶,就像小刺,会长啊长,慢慢地就可能刺穿那个隔膜。

再有就是短路。这玩意儿最要命,就好比给电池内部的“正负极”开了个“直通车”,电流一下子就冲过去了,产生巨大的热量。短路可能是因为制造上的瑕疵(比如隔膜没做好,或者有杂质),也可能是因为电池受到外力挤压、穿刺,把内部结构弄坏了,导致正负极碰上了。

第二步:“内部捣乱”——化学反应失控

一旦温度升高,或者内部结构被破坏,就好戏就开始了。

电解液分解: 刚才说的电解液,它不是吃素的。温度一上来,它就开始“不老实”,分解产生气体。这些气体积在电池里,就会让电池鼓起来,压力越来越大。更要命的是,分解过程中还会释放出更多的热量,形成一个恶性循环。

正极材料分解: 随着温度继续升高,正极材料(比如钴酸锂、锰酸锂、三元材料等)也开始“撑不住”了。它们会分解,释放出氧气。你想啊,前面电解液分解产生了可燃气体,现在又来了氧气,这不就跟给火堆添柴加火一样吗?

负极材料反应: 负极材料(通常是石墨)也会跟电解液发生反应,放出热量。

第三步:“蓄势待发”——热失控的临界点

这时候,电池内部的温度已经很高了,并且还在持续升高,同时产生了大量的可燃气体。电池外壳可能已经鼓胀变形。这时候,它就像一个被吹得鼓鼓囊囊的气球,里面的压力已经非常非常大了。

第四步:“爆发”——爆炸的瞬间

当内部压力和温度达到一个临界点,或者一旦遇到一点点火星(比如静电、短路产生的火花),那之前的“铺垫”就派上用场了。

瞬间释能: 内部大量积聚的能量、可燃气体和氧气,在火花的触发下,会瞬间发生剧烈的化学反应,就像一个被压缩到极致的弹簧突然释放一样。

爆炸: 这种瞬间的能量释放,伴随着大量气体的产生和燃烧,会在短时间内产生巨大的冲击波,这就是我们看到的“爆炸”。电池外壳可能会被炸开,里面的材料会向外飞溅,同时伴随着火焰。

总结一下,这个过程就是:

1. 过充、过放、短路等原因导致电池内部温度升高。
2. 温度升高引起电解液分解,产生可燃气体,并释放热量。
3. 进一步升温导致正极材料分解,释放氧气,给燃烧提供条件。
4. 内部压力急剧增大,材料不稳,形成“热失控”状态。
5. 最终,遇到火源触发,内部储存的能量瞬间释放,引发爆炸。

所以,这锂电池的爆炸,不是一个简单的“蹦”一下,而是一个由物理和化学反应层层推进,最终导致能量瞬间失控释放的过程。咱们平时用锂电池,一定要注意充电方法,避免挤压和穿刺,就是为了不让它走到最后那一步。

网友意见

user avatar

三元和一些低成本方案的磷酸铁锂在高温的作用下会析出氧原子(250~350度的样子),在电芯密闭的空间内,氧原子会结合成氧气。

目前液系的电解液的燃点绝大多在100~120度的样子吧,(好处就是能力密度可以做大)

所以,氧气有了,外部高温有了,内部的电解液是100度能燃烧的有机溶剂。

那么电芯就开始进入燃烧过程了,

首先最先出现的就是电芯内部压力急剧上升

钢壳电池(圆柱或者方壳)在这种情况下就会发生爆炸。

(当然了,还得看泄压阀的设计,不过泄压阀是为了自燃而设计的,不是为了外部加热设计的)


也有做的特别好的,比如说一些高成本方案的磷酸铁锂电池,火烤下不会炸。

还有一些凝胶电解质的电池在这方面也要优于液体电解液的电池

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有