【創(chuàng)作培育計劃】如何制服“暴脾氣”的鋰電池？

鋰電池可以說是現(xiàn)代文明的一大工程，數(shù)數(shù)身邊有多少帶鋰電池的東西，就能夠?qū)Υ擞懈羁痰睦斫饬?。可是另一面，當鋰電池放飛自我不受控制的時候，它立馬就變成魔鬼了。燃燒，爆炸，毒氣簡直是怎么恐怖怎么來。我們時不時總會聽到一些關(guān)于鋰電池引發(fā)的事故的新聞，比如原本騎在路上好好的電動車卻在下一秒突然就爆燃了起來，把一個將我們載回安全港灣的工具，變成了一件奪人性命的殺人武器。還有電動車在電梯里面的意外爆燃，電動車在充電時引發(fā)的意外火災(zāi)等等。

所以鋰電池怎么就那么愛燃，而我們又怎么能夠讓他不燃呢？今天我們就來聊聊。

(資料圖)

其實鋰是一種非?；钴S的金屬，它活躍到什么程度呢？活躍到跟誰碰到一起都會燃燒，因為它會跟水發(fā)生劇烈的反應(yīng)后生成氫氣，而氫氣更不是什么省油的燈，本身也是一種暴脾氣的燃料。于是一旦發(fā)生自燃，等于就是火上澆了油越燒越旺了，直到把自身燃盡了才肯罷休。這就是為什么哪怕在100多年前愛迪生其實就已經(jīng)發(fā)明了鋰電池，但還是要等到上個世紀90年代我們才能真正用上它的原因了。因為在此之前人類根本就無法馴服這頭猛獸。

后來又是怎么馴服的？其實也沒有馴服，是科學家突然反應(yīng)過來了。你鋰金屬雖然很厲害，但我可以把你們給分開，把你們變成一個個獨立的鋰離子，你們還能有這么囂張嗎？果然沒有了。

所以我們現(xiàn)在說的鋰電池更多時候指的其實是鋰離子電池才對。在這種電池里面是沒有金屬鋰的，正極材料通常使用的是含鋰的金屬化合物，負極材料使用的通常是石墨，兩者中間被電解液連著，但是卻被隔膜擋著。連和擋都很重要，原因如下：

我們可以把正極和負極都想象成一個專門為鋰離子搭建的旅館。當電池充電的時候，鋰離子從正極的旅館當中去退房穿過電解液來到負極辦理入住，但是他并不準備隨身攜帶行李，因為這樣不就增加了自己的負擔了嗎。于是這件行李，其實是被他釋放出來的一個電子，就會從外部電路前往負極。

而放電的時候，這個過程正好反過來住在負極的鋰離子退房，只身穿過電解液回到正極，他的行李電子只得再從外部電路走一趟，屁顛屁顛的跟著他又回到了起點。

這樣的過程就形成了電流，從而幫我們驅(qū)動了電機點亮了手機，還讓我拍下了這段視頻?？雌饋硪黄椭C對不對。這些來來回回的鋰離子好像拐得很慢，一點威脅都沒有。是的。他們沒有威脅很大程度是隔膜給擋出來的。

你千萬不要小看這種材料，盡管它并不會提升電量，但是卻是鋰電池的核心。因為這是它在鋰電池充放電的過程當中隔絕了正負兩極，避免了短路的出現(xiàn)，防止了異常發(fā)熱的產(chǎn)生，也就阻止了鋰離子回歸暴力的本性帶來燃燒甚至爆炸了。可以說隔膜就是鋰電池里面的一道防爆墻。

說到這兒你大概就能猜到那些發(fā)生了危險的鋰電池繞不開的起因，過熱了。

盡管鋰電池的設(shè)計者已經(jīng)費盡了心思在提高安全性了，但是如過充，短路，碰撞等來自外部或內(nèi)部的原因還是可能會造成電池過熱后燃燒和爆炸的。比如當過充太多的鋰離子從正極來到負極，卻安排不上房間時，他們便只能聚集在酒店外面。而這樣的聚集或者叫做沉積會引起鋰枝晶的不斷生長，進而刺破隔膜，造成局部短路，放出大量的熱引發(fā)危險。還比如短路，這就更直接了，如果使用不當或者私改線路，都是會造成短路后電池異常升溫的。又比如碰撞了在外力的作用下將鋰電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)破壞了，尤其是破壞了隔膜的阻隔功能，也會形成短路升溫，進而燃燒的。

另外還有一點其實也挺重要，就是使用的正極材料的不同也會影響到電池對高溫的耐受程度的。

總的來說在鋰的化合物分子式中，鋰的含量越高，其發(fā)生分解反應(yīng)說白了就是燃燒所需要的溫度就越低。比如三元鋰材料在200攝氏度時就會發(fā)生分解，而磷酸鐵鋰則在800攝氏度左右才會分解，相比起來后者要比前者更安全一些。不過很矛盾的是前者鋰含的多，所以電池的能量密度就高，用同樣的重量人家的續(xù)航就是要強很多?？梢娬娴氖菦]有十全十美的東西。

保安全一方面是需要了解以上這些電池的常識，另一方面就是需要加強我們自己的安全使用常識了。

作者：甘戍冬

審核：陶寧

標簽： 說白了就是 局部短路 還有一點