在化學元素週期表中,鋰是直徑最小也最活潑的金屬,所以具備較高的容量密,廣受消費者與工程師青睞,但是它由於化學特性太活潑,則帶來了極高的危險性。在空氣中時,鋰金屬如果暴露的話會與氧氣產生劇烈的氧化反應而爆炸。
那麼,鋰電池防爆措施有哪些呢?
為了降低風險,科學家們發明了用石墨及鈷酸鋰等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結構,形成了納米級的細小儲存格子,用來儲存鋰原子。如此一來,即使電池外殼破裂,氧氣進入,也會因氧分子太大,而進不了這些細小的儲存格,這樣就能避免鋰原子與氧氣的接觸而爆炸。
當鋰電池過充到電壓高於4.2V後,副反應會加劇,危險性也就隨之升高。電壓高於4.2V後,正極材料內剩下的鋰原子數量不到一半,此時儲存格常會垮掉,造成電池容量永久性損失。如果繼續充電,由於負極的儲存格已經裝滿了鋰原子,而後續從正極中脫出鋰離子會堆積於負極表面,久而久之便形成樹枝狀的結晶。這些鋰枝晶會刺穿隔膜,使正負兩極直接接觸,造成電池內部短路,甚至爆炸。另外,在過充過程中,電解液等材料會發生裂解產生氣體,使得蓄電池的外殼或壓力閥鼓漲破裂,讓氧氣進去與堆積在負極表面的鋰原子反應,進而爆炸。
因此,鋰電池充電時,一定要設定充電電壓上限和放電電壓下限,理想值分別為4.2V和2.4V,才可以同時兼顧到壽命、容量和安全性。另外,電流上限也非常有必要。