锂电池是一种利用锂金属或锂化合物为正极材料储存电能的电池。由于锂具有极高的电负性,这种电池可以提供相对较高的电压和储存密度,因此成为了目前电子设备使用最广泛的一种电池。
然而,锂电池的化学反应非常活跃,在过充、过放、高温、短路等异常情况下,电池内部会产生剧烈的化学反应,释放出大量的热能和气体,同时正极材料也会与电解质产生剧烈反应,形成高温高能量的火焰和烟雾。这种反应过程称为“热失控”,也就是导致锂电池起火和爆炸的主要原因。
当锂电池在大量负载或高温环境下长时间工作时,正负极会经历不断的充电和放电运动,部分电能会转化为热能,同时也会加速正极材料的老化和失效。一旦电池老化或不正常使用,就会产生热失控的风险,尤其是在充电的时候,很容易出现温度过高的情况,从而激发起电池的剧烈化学反应。
除了电池内部的化学特性以外,外部环境的因素也会影响锂电池的安全性。例如高温、潮湿或低温环境,都会影响锂电池的性能和寿命,并增加热失控的发生概率。
在高温环境下,电解质的粘度会降低,电池内部电阻减小,电极间距变短,从而加速电子、离子和热量的流通速度,导致电池反应速度增加,热失控的风险增大。反之,低温环境会降低电池反应速率,但也会影响电池的性能和可靠性,可能会降低电池的输出电压和容量。
在潮湿环境下,有可能会引起电解质和电极的腐蚀,导致电池内部短路或阻塞,增加热失控的概率。同时,潮湿的环境也会影响电池终端接口的稳定性和密封性,可能引起电池内部氧化和膨胀,增加热失控的风险。
电子产品的设计和生产中,线路电路的设计对锂电池的安全性有着至关重要的影响。在很多锂电池产生事故的案例中,往往涉及到电路连接失效、电路过载、过充和过放等问题。
电路连接失效会导致电池输出电压失调和电池终端接口短路,从而引发热失控的风险。而电路过载、过充或过放则会使电池持续工作在不正常的电压或电流状态下,加剧电池老化和劣化,最终增加热失控的风险。
因此在电子产品设计中,需要对线路电路进行充分设计和测试,确保电路连接稳定、电路性能符合要求,同时对电池进行正确的充电和放电管理,避免出现过度充放电、热失控和其他安全问题。
尽管现代锂电池日益成熟,但是事故依然可能发生。为减少潜在的安全风险,需要采取一系列应对措施,包括:
1. 选用正规厂家的电池和充电器,避免使用便宜或不合格的电池和充电器。
2. 避免长时间过度充放电。
3. 避免在高温或潮湿环境下使用电池。
4. 在充电时,尽量使用官方或合法充电设备,并留意充电时电池的温度。
5. 使用锂电池的电子产品应使用到锂电池适用的操作环境,如不做低温测试,不淋雨、不沾水,不放电过度等。
6. 当锂电池出现异常状况时,如鼓包、发热或喷涌,应停止使用,并尽快将电池放在不燃物上等候其自行冷却,不要触摸电池表面或随意拆卸电池。