当前,锂电池已经在日常生活中得到了广泛应用。从以前笨重的铅电池到如今更加轻便的锂电池,不仅电池体积变小了,而且电容量也越来越大,给人们生活带来了极大便利。但正如一枚硬币的正反面,锂电池的广泛应用也带来了一些安全隐患。
最近,由于锂电池发生爆炸引发的灾难再次进入人们的视野。很难想象,这样的灾难就发生在笔者身边。
前不久,笔者所在市区发生了一起锂电池爆炸导致一家人重伤的重大事故。据一位朋友介绍,其中一位受害人是其同事。据了解,该受害者有利用晚间将电池搬进室内充电的习惯。但不幸悄然而至。夜半时分,一家人正在熟睡,电池突然发生爆炸。结果造成一家人重伤的惨剧,一度住进ICU病房,每天花销数万元之巨。这可谓是血的教训。
那么问题来了,为什么锂电池会爆炸?这还得从锂电池的内部结构和工作原理说起。
有人将锂电池的内部结构比喻成“肉夹馍”,这个比喻简直再恰当不过。
如今的锂离子电池均采用“肉夹馍”结构:即正极、负极类似被切开的两片馍,中间夹的“肉”则是导通锂离子的电解质与阻隔电子的隔膜。锂离子电池所能储存的能量,主要由正极材料、负极材料能够储存的锂离子的数量来决定。
工作原理如下:放电时,锂离子从负极材料中移除,通过电解液传输,嵌入到正极材料中;充电时,过程相反,锂离子从正极材料中移除,通过电解液传输,还原成嵌入在负极材料中的金属锂。
从锂电池结构可知,正负极材料(层状)和电解质之间是起到绝缘和隔断作用的隔膜,问题就出在这里。充电过程中,正极材料中的锂电子通过电解质传输,还原成嵌入在负极材料中的金属锂。这个还原过程带有随机性,并非完全可控。
一般来说,锂会嵌入到负极材料的层间结构中。但由于这个过程的不确定性,锂可能还原(生长)在电极表面,也就是电极和隔膜之间的位置。还原后的金属锂为刺状结构,日积月累,这种刺状结构便有可能“刺穿”锂电池的内部隔膜,导致电池内部短路和电池爆炸。
随着科技进步和新型材料的出现,相信锂电池的内部结构一定会更加优化,更加安全,更加稳定,让人们安心享受电动车带来的便捷。
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