宣布日期：2019-04-30 点击量：18436
锂离子电池的宿世
锂离子电池（Lithium-ion battery）是一种充电电池 ，它主要依赖锂离子在正极和负极之间移动来事情 。锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为一个电极质料 。现在用作锂离子电池的正极质料主要常见的有：锂钴氧化物（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍酸锂（LiNiO2）及磷酸锂铁（LiFePO4） 。
最早提出锂离子电池看法的 ，是上世纪七十年月在�？松虑� ，而现在在宾汉顿大学事情的M.S.Whittingham 。他接纳硫化钛作为正极质料 ，金属锂作为负极质料 ，制成了首个锂离子电池 ，而清静的危害在这个时间就已经与锂离子电池如影相随了——单单是在正常大气条件下 ，只要有水和氧的保存 ，锂的火烈性格就会展露无遗 ，并会随之爆发燃烧化学反应 。
可是 ，也正由于有高度反应性 ，锂元素作为电池的价值才会被难以忽视——因而M.S.Whittingham最终把研究偏向转移到了 ，追求用锂化合物取代金属锂来释放锂离子上 。
之后 ，顺着这条研究蹊径 ，1982年伊利诺伊理工大学（the Illinois Institute of Technology）的R.R.Agarwal和J.R.Selman发明了锂离子能够嵌入石墨的特征——这一历程虽然同燃烧反应一样火烈热切 ，但却是可逆的 。理论逐渐成熟的锂离子电池 ，其清静隐患也是在这时 ，逐渐受到人们关注的 。
抱着试一试的态度 ，实验室的小同伴们最先实验使用锂离子嵌入石墨的特征 ，制作充电电池 ，最终 ，首个可用的锂离子石墨电极在贝尔实验室试制乐成了——这在人类电池史上可是浓重的一笔 。
时光飞逝 ，转眼间就到了1985年 ，这一年 ，日本旭化成的吉野彰运用钴酸锂开发出了电池阴极 ，并彻底消除了纯金属锂在电池结构中的保存 ，从而完成了天下上最初商业化可行的含锂碱性锂离子电池——1991年商用锂离子电池是由索尼乐成开发 ，也就毫无意外了——它的适用化 ，使人们的移动电话、条记本电脑等便携式电子装备的重量和体积大大减小 ，并大大延伸了可一连时间（对了 ，锂离子电池中还不含有重金属镉哦 ，与镍镉电池相比 ，它大大镌汰了对情形的污染） 。
锂离子电池的商业化受到了人们的一致推许——阻止2016年 ，全球锂离子电池产能为28千兆瓦时 ，光中国就孝顺了16.4亿千瓦时 。
不过 ，时至今日 ，使用锂离子却仍然有无可阻止的危害保存 。
今生——仍然有清静危害
虽然 ，实验室的小同伴们乐成地把纯粹的锂金属从锂离子电池当中剔除了出去 ，但新的电池架构仍然难以挣脱锂元素那火烈热切的性格——主要缘故原由之一是 ，锂电池接纳的钴酸锂正极质料难以应用在耐受穿刺、冒犯和高温、低温等条件等情形 ，同时 ，钴酸锂电池也无法抵达快速充电与完全阻止二次污染等问题 ，因而其清静问题仍然会时时地重回公众的视野——除罢大巨细小有惊无险的电池爆炸事务外 ，六月的时间 ，一名CEO还因此失去了生命 。
正由于云云 ，锂离子电池的清静问题也一直是厂商和政府重视的课题之一 ，现今的厂商通常都会有设计掩护电路 ，以避免电池太过充电或太过放电 ，从而爆发爆炸等危险 。
往往锂离子电池的过充电、短路、热攻击和机械攻击等均容易对电池的清静爆发影响 ，因而 ，一样平常情形下 ，锂离子电池除了要知足容量、内阻和崎岖温充放电性能的要求外 ，还需要通过种种清静性能测试 ，才华上市销售 。不过上市后泛起问题的紧迫召回也时时会有爆发——也是不久前 ，因部分条记本电脑的电池保存清静隐患 ，市场羁系总局就要求戴尔和三星召回一批有问题的条记本电池 。
凭证宣布的情形来看 ，三星将召回部分2012年12月至2013年7月时代制造的三星条记本电脑配备的电池约9000个 ，而戴尔则将召回部分2012年11月到2014年4月时代制造的戴尔条记本电脑电池约数目为28000个 。
近20年来 ，各国产学界一直都在投入无数的研发人力与资源 ，去寻找能够取代或解决LiCoO2清静问题的新质料——电池一直都这么危险吗？
那怎么办呢？好怕怕
是的 ，电池一直都这么危险——之以是你会对它爆发“人畜无害”的印象 ，往往是由于厂商的清静步伐做的足够富厚 ，使它纵然出问题也很难伤到用户——关于生产厂商而言 ，清静性问题能在设计环节就解决自然是最好的 。
由于锂离子电池保存较多的清静隐患 ，因而 ，电池在设计时就必需接纳一些特殊的步伐以确保清静 ，现在接纳较多的结构设计是接纳可热关闭的隔膜、串联正温度系数电阻以及接纳防爆盖帽 。
热关闭隔膜
当电池由于针刺或挤压等造成很大的电流通过电池 ，造成电池温度上升时 ，电池内部的多孔隔膜就会迅速软化 ，由于电池卷芯较紧 ，受到挤压的隔膜就会因其多孔结构的相互粘连 ，而形成一种险些完全关闭的结构 ，并阻止离子的传输并终止化学反应 ，抵达电流被迅速切断的目的 。清静性能达标的电池 ，往往会在这个环节就阻止温度的进一步上升 ，并使电池不再爆发危险 。即是为电池加个掩护膜 ，电池被戳破 ，可以迅速填补并断电 ，避免爆炸 。
但不达标的产品 ，就有可能在这一步由于隔膜在升温时没有形成较好的关闭结构 ，或者受力不匀称引发的缩短变形 ，从而造成电池的内部由于短路而爆发危险 。
正温度系数电阻(PTC)
另外 ，使用电阻升温阻值升高的原理所设计的包管步伐 ，也同样十分有用——当电池爆发过充或者外部短路时 ，大宗的电流会使电池所串联的正温度系数电阻升温 ，从而导致电阻发热、升高阻值 ，并因此降低流过电池的电流 ，以包管电池的清静 。相当于增添一个电阻守卫 ，过充或短路→电流大→发热→电阻提高→降低电流→包管清静 。
清静阀
除了以上两种较量通例的解决步伐外 ，尚有一种脑洞大开的清静步伐也同样是现今厂商所乐于使用的 。电池过充后 ，受热后电解液汽化和电解液剖析爆发气体 ，都有可能造成电池内部气压的蓦地增添 ，从而导致电池的爆炸 。防爆阀或防爆膜正是为此而设计的 ，它们会实时破碎 ，释放电池的内压 ，从而包管用户的工业和人身清静——清静阀知道电池过充“生气了” ，先引爆自己让电池“泄气” ，包管清静 。
提高电池清静的化学要领
别的 ，可聚合的添加剂、电压敏感隔膜、氧化还原电对、阻燃添加剂等化学要领也同样是厂商所经常接纳的清静步伐 。
我们自己可以做什么？
不过 ，事实像条记本这样的电子产品 ，是保存缺乏格的丧家之犬的 ，那么 ，作为消耗者 ，我们都有什么步伐来避免危险的爆发呢？
第一 ，充电时不得高于最大充电电压 ，放电时不得低于最小事情电压 。无论任何时间锂离子电池都必需坚持最小事情电压以上 ， 低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质剖析破损 ，并且纷歧定可以还原——换句话说 ，最好不要把变压器混用 。
第二 ，锂离子电池任何形式的过充都可能会导致电池性能受到严重破损 ，甚至爆炸 ，因而在充电历程中要只管阻止对电池爆发过充 。
第三 ，阻止高温 ，有缩短命命、引发爆炸的危害——一经推荐条记本电脑放弃锂离子电池的缘故原由就是这个 ，以免受到电脑产热的影响（不过现在条记本电脑电池基本都内置在了机身内 ，这一做法自然也就不具有可行性了） ，可是 ，高温热源照旧要远离的 ，像冬天供暖的“小太阳” ，显然就是条记本应该远离的工具 。
第四 ，阻止冻结 ，若是外出要去天气较量严寒的地方 ，若是自己的条记本或是其它电子产品不是有特殊针对情形的掩护的话 ，思量到可能会有产品质量的问题 ，照旧不要带了（不过大都锂离子电池电解质溶液的冰点在-40℃ ，并且产品质量有包管的话 ，照旧不会有问题的） 。
总而言之 ，虽然我们处在一个科技大爆发 ，有种种电子产品改善生涯的时代里 ，可是过于依赖电子产品而不加筛选和预防却并不是好事 ，锂离子电池即是一个活生生的例子——用好了 ，它能很好地改善我们的生涯情形 ，扩大我们的运动规模和事情效率 ，反之 ，它也可能会带来工业和损失和清静威胁——没有人想爆发这一切 ，以是 ，小心点总是没有错滴 。