讲锂电池,我们先看一下锂的本性结构。锂是相当轻的碱金属元素,其名字来源于希腊文,原意是“石头”。1817年由瑞典科学家J.A.Arfvedson在分析锂长石矿时发现的。发现地就是在瑞典的首都斯德哥尔摩。它具有容易得到电子也容易失掉电子的本性,且由于其原子质量小而具备了善钻营占位的指导意识,这就具备用来制作电池的价值。
锂电池有锂金属电池和锂离子电池。
锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
放电反应:Li+MnO2=LiMnO2
锂电池相当早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低,放电电压平缓等优点,使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。
锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。
充电时:LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-
放电时:Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4
负极反应:放电时锂离子脱嵌,充电时锂离子嵌入。
充电时:xLi+ + xe- + 6C → LixC6
放电时:LixC6 → xLi+ + xe- + 6C
我们明显地看出锂离子在正极和负极间摇来摇去,一旦锂离子不摇了,而停滞堆积在负极,灾难就要来了,当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,这就是过充状态,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。
锂电池在使用过程中要注意安全性能,需要做好气密性检测,否则容易发生爆照,锂电池可能爆炸原因如下。
1.内部极化较大;
2.极片吸水,与电解液发生反应气鼓;
3.电解液本身的质量、性能问题;
4.注液时候注液量达不到工艺要求;
5.装配制程中激光焊接密封性能差,测漏气时漏气;
6.粉尘、极片粉尘首先易导致微短路;
7.正负极片较工艺范围偏厚,入壳难;
8.注液封口问题;
9.壳体来料存在壳壁偏厚,壳体变形影响厚度。