锂离子二次电池的爆炸原因分析

锂离子电池特性

锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度高，广受消费

者与工程师欢迎。但是，化学特性太活泼，则带来了极高的危险性。锂金属暴露

在空气中时，会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。为了提升安全性及电压，科

学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成

了奈米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破

裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不

会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理，使得人们在获得它高容量密

度的同时，也达到安全的目的。

锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，氧化为锂离子。锂离子经由电解

液游到负极去，进入负极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，

整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种

拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自

动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。

保护措施

锂电池芯过充到电压高于

4.2V 后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性

也跟着愈高。锂电芯电压高于

4.2V 后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半

此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电，由于负极

的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子

会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜