汽车打火可以用锂电池吗锂电池电池鼓壳介绍

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汽车打火能用锂电池吗:简介

"锂电池"，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并先研究锂离子电池。因为锂金属的化学特性十分活泼，使锂金属的生产加工、保存、使用，对环境需要求十分高。所以，锂电池长期沒有得到应用。随着科学技术的发展，当前锂电池已经成以便主流。

锂电池大致可包括两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是能充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全系数、比容量、自放电率和性能价钱比均优于锂离子电池。因为其自身的高技术需要求限制，当前只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

汽车打火能用锂电池吗:发展进程

1970年代埃克森的M.S.Whittingham使用硫化钛做为正极材料，金属锂做为负极材料，制成首个锂电池。

1980年，J. Goodenough 发觉钴酸锂能做为锂离子电池正极材料。

1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发觉锂离子具有嵌入石墨的特性，此流程是快速的，并且可逆。与此与此同时，使用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因而大家尝试借助于锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发觉锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解溫度高，且氧化性远低于钴酸锂，即便有短路、过充电，也能够防止了燃烧、爆炸的危险。

1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发觉使用聚合阴离子的正极将造成更高的电压。

199一年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

1996年Padhi和Goodenough发觉具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性，因而已成为当前主流的正极材料。

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展。

1998年，天津电源研究所先商业化生产锂离子电池。

2018年7月15日，从科达煤炭化学研究院获悉，一种由纯碳做为关键成分的高容量高密度锂电池用特种碳负极材料在该院问世，这种由全新材料制备的锂电池能实现汽车续航行程突破600公里。

汽车打火能用锂电池吗：电池鼓壳

外壳特性

锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。以便提升安全系数及电压，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，通过发展变化而成了纳米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这么一来，即便是电池外壳破裂，氧气进到，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使锂原子不会与氧气接触而防止爆炸。

保障措施

锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后，会先造成副作用。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， 让电池容量造成永久性的降低。 假如继续充电，因为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层。这些锂原子会 由负极表层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，这是由于在过充流程，电解液等材料会裂解造成气体，使电池外壳或压力阀鼓涨破 裂，让氧气进去与堆积在负极表层的锂原子反应，进而爆炸。

因而，锂电池充电时，必需需要设定电压上限， 才能与此同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全系数。最理想的充电电压上限为 4.2V。 锂电芯放电时也必须有电压下限。 当电芯电压低于 2.4V 时， 部分材料会先被破坏。 又因为电池会自放电， 放愈久电压会愈低，因而，放电时最好不用放到 2.4V 才停止。锂电池从 3.0V 放电到 2.4V 这段期间，所释放 的能量只占电池容量的 3%上下。因而，3.0V 是一个理想的放电截止电压。 充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必需要。电流过大时，锂离子来不及进到储存格，会聚集 于材料表层。

这些锂离子获得电子后，会在材料表层造成锂原子结晶，这与过充一样，会引起危险性。万一 电池外壳破裂，就会爆炸。 因而，对锂离子电池的保障，至少需要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。大多数锂电 池组内，除了锂电池芯外，基本都会有一片保障板，这片保障板关键就是供给这三项保障。但是，保障板的这三 项保障显然是不够的，全球锂电池爆炸事件還是频传。需要确保电池系统的安全系数，必须对电池爆炸的原因， 做好更仔细的分析。

爆炸原因

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、性能疑问；

4、注液时候注液量达不到工艺需要求；

5、安装配置制程中激光焊接密封性能差，测漏气时漏气；

6、粉尘、极片粉尘先易影响到微短路；

7、正负极片较工艺范围偏厚，入壳难；

8、注液封口疑问，钢珠密封性能较差影响到气鼓；

9、壳体来料有壳壁偏厚，壳体变形关系厚度；

10、外面环境溫度太高也是影响到爆炸的关键原因。

爆炸类型

爆炸类型分析电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。此处的外部系指电芯的外部，包含了电 池组内部绝缘设计不良等所导致的短路。 当电芯外部发生短路，电子组件又未能切断回路时，电芯内部会造成高热，引起部分电解液汽化，将电池外壳撑大。当电池内部溫度高到 135 摄氏度时，质量好的隔膜纸，会将细孔关闭，电化学反应终止或近乎 终止，电流骤降，溫度也慢慢降低，进而防止了爆炸发生。但是，细孔关闭率太差，或是细孔根本不会关闭 的隔膜纸，会让电池溫度继续上升，更多的电解液汽化，最后将电池外壳撑破，甚至将电池溫度提高到使材 料燃烧并爆炸。 内部短路关键是由于铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜，或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所引起。

这些细小的针状金属，会引起微短路。因为，针很细有必需的电阻值，因而，电流不见得会非常大。铜铝箔毛刺系在生 产流程引起，可观察到的现象是电池漏电太快，多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。而且，因为毛刺细小， 有时会被烧断，使电池又恢复正常。因而，因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。 这么的说法，能从各电芯厂内部基本都常有充电后不用太久，电压就偏低的不良电池，但是却鲜少发生爆炸事 件，得到统计上的支持。因而，内部短路引发的爆炸，关键還是由于过充引起的。

由于，过充后极片上到处 基本都是针状锂金属结晶，刺穿点到处基本都是，到处基本都在发生微短路。因而，电池溫度会逐渐上升，最后高温将电 解液气体。这种情形，不论是溫度太高使材料燃烧爆炸，還是外壳先被撑破，使空气进去与锂金属发生激烈 氧化，基本都是爆炸收场。 但是过充引发内部短路引起的这种爆炸，并不必需发生在充电的那个时候。有可能电池溫度还未高到让材料 燃烧、造成的气体也未足以撑破电池外壳时，消费者就终止充电，带手机出门。这个时候众多的微短路所造成的 热，慢慢的将电池溫度提高，经过一段时间后，才发生爆炸。消费者共同的描述基本都是拿起手机时发觉手机很 烫，扔掉后就爆炸。

综合以上爆炸的类型，我们能将防爆重点放在 过充的避免、外部短路的避免、及提升电芯安全系数三方面。其中过充避免及外部短路避免是电子防护，与电池系统设计及电池组装有较大联系。电芯安全系数提升 之重点为化学与机械防护，与电池芯制造厂有较大联系。

设计规范

因为全球手机有数亿只，需要到了安全，安全防护的失败率必须低于一亿分之一。因为，电路板的故障率 大多数基本都远高于一亿分之一。因而，电池系统设计时，必须有两道以上的安全防线。经常遇见的不对设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这么将过充的防护重任，完全交给电池组上的保障板。虽然保障板的故障率不高，但是，即便故障率低到百万分之一，机率上全球還是天天基本都会有爆炸事故发生。 电池系统如能对过充、过放、过电流基本都分别供给两道安全防护，每道防护的失败率假如是万分之一，两道防护就能将失败率降到一亿分之一。

经常遇见的电池充电系统方块图下面，包含充电器及电池组两大部分。 ①充电器又包含适配器(Adaptor)及充电调节器两部分。适配器将交流电转为直流电，充电调节器则限制直流 电的最大电流及最高电压。②电池组包含保障板及电池芯两大部分，以及一个 PTC 来限定最大电流。适配器交流变直流作用：电调节器限流限压。充电器作用: 保障板过充、 过放、过流等防护。

电池组作用: 限流片。电池芯以手机电池系统为例，过充防护系 统借助于充电器输出电压设定在 4.2V 上下，来到了第一层防护，这么就算电池组上的保障板失效，电池也不一定会被过充而发生危险。第二道防护是保障板上的过充防护功能，大多数设定为 4.3V。这么，保障板平常不必负责 切断充电电流，只有当充电器电压不正常偏高时，才要响应。过电流防护则是由保障板及限流片来负责，这 也是两道防护，避免过电流及外部短路。因为过放电只会发生在电子产品被使用的流程。因而，大多数设计是 由该电子产品的线路板来供给第一道防护，电池组上的保障板则供给第二道防护。当电子产品侦测到供电电压低于 3.0V 时，应该自动关机。假如该产品设计时未设计这项功能，则保障板会在电压低到 2.4V 时，关闭 放电回路。

总论：电池系统设计时，必须对过充、过放、与过电流分别供给两道电子防护。 把保障板拿掉后充电，假如电池会爆炸就代表设计不良。 上述办法虽然供给了两道防护，但是因为消费者在充电器坏掉后，常会买非原厂充电器来充电，而充电 器业者，基于成本考虑，常将充电调节器拿掉，来下降成本。结果，劣币驱逐良币，市面上有了许多劣质 充电器。这使过充防护失去了第一道也是最至关重要的一道防线。而过充又是引起电池爆炸的最至关重要因素，因 此，劣质充电器能称得上是电池爆炸事件的元凶。 当然，并不是所有的电池系统基本都使用如上图的方案。在有些状况下，电池组内也会有充电调节器的设计。

例如：许多笔记型计算机的外加电池棒，就有充电调节器。这是由于笔记型计算机大多数基本都将充电调节器做在 计算机内，只给消费者一个适配器。因而，笔记型计算机的外加电池组，就必须有一个充电调节器，才能确保外加电池组在使用适配器充电时的安全。除此之外，使用汽车点烟器充电的产品，有时也会将充电调节器做在 电池组内。

最后的防线：假如电子的防护措施基本都失败了，最后的一道防线，就需要由电芯来供给了。电芯的安全层级， 可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。因为，电池爆炸前，假如内部有锂原子堆积在材料表 面，爆炸威力会更大。而且，过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线，因而，电芯抗过充能 力比抗外部短路的能力更至关重要。 铝壳电芯与钢壳电芯安全系数相当，铝壳具有很高的安全优势。

小伙伴们看完了汽车小编的简单介绍之后小伙伴们是并不是对汽车打火能用锂电池吗这一疑问有了必需的了解了呢！那么小伙伴们喜不喜欢汽车小编今天为小伙伴们推介的这些内容知识呢！汽车小编觉得这些内容知识小伙伴们必需需要好好的了解一下，对我们来说基本都是很至关重要的。那么最后希望汽车小编的简单介绍能够排忧解难到小伙伴们。

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2022-06-07 01:39:09