リチウム電池の爆発の種類

バッテリーセルの爆発の種類は、外部短絡、内部短絡、過充電の 3 種類に分類できます。 ここでいう外装とは、バッテリーセルの外装を指し、バッテリーパック内部の絶縁設計不良による短絡も含みます。 バッテリーセルの外側で短絡が発生し、電子部品が回路を遮断できなかった場合、セル内で高熱が発生し、電解液の一部が蒸発してバッテリーシェルを支えます。 バッテリーの内部温度が摂氏135度に達すると、高品質のセパレーター紙が細孔を閉じ、電気化学反応を停止またはほぼ停止させ、電流が急激に低下し、温度がゆっくりと低下するため、爆発が回避されます。 ただし、細孔の閉塞率が低すぎる場合、または細孔がまったく閉まらない場合は、隔膜紙のせいで電池の温度が上昇し続け、電解液がさらに蒸発し、最終的には電池のシェルが破損し、さらには電池の破損につながる可能性があります。バッテリーの温度が上昇し、物質が燃焼して爆発する可能性があります。 内部短絡は主に、ダイヤフラムを貫通する銅箔やアルミ箔のバリ、またはダイヤフラムを貫通するリチウム原子の樹枝状結晶によって引き起こされます。
これらの小さな針状の金属は、微小短絡を引き起こす可能性があります。 針は非常に細く、一定の抵抗値があるため、電流はそれほど大きくない場合があります。 銅アルミニウム箔のバリは生産プロセス中に発生し、電池の漏れが速すぎるという現象が観察されており、これは主にセル工場または組み立て工場で検出できます。 また、小さなバリがあるため、場合によっては焼き切れてしまい、バッテリーが正常に戻る可能性があります。 したがって、バリの微小ショートによる爆発の可能性は高くありません。 このことは、さまざまな電池セル工場で充電直後に電圧が低い欠陥電池が頻繁に存在するが、統計的に裏付けられる爆発事故がほとんどないという事実からわかります。 したがって、内部短絡による爆発は主に過充電によって引き起こされます。
過充電後は、針状のリチウム金属結晶が電極のいたるところにあり、刺し傷があちこちにあり、あらゆるところで微小短絡が発生するためです。 したがって、バッテリーの温度は徐々に上昇し、最終的には高温により電解液がガス発生します。 この状況は、過剰な温度による物質の燃焼と爆発によるものであっても、殻が最初に壊れて空気が侵入し、リチウム金属による激しい酸化を引き起こしたものであっても、爆発は終わります。 ただし、過充電による内部短絡による爆発は、必ずしも充電時に起こるとは限りません。 バッテリーの温度が材料が燃え、発生するガスがバッテリーのケースを突き破るのに十分にならないうちに消費者が充電を終了し、携帯電話を家の外に持ち出す可能性があります。 この時点で、多数の微小短絡によって発生する熱によりバッテリーの温度がゆっくりと上昇し、一定時間後に爆発が発生します。 消費者の間でよく言われるのは、携帯電話を手に取ると非常に熱くなったため、捨てた後に爆発したというものです。
上記の爆発の種類に基づいて、過充電の防止、外部短絡の防止、バッテリー セルの安全性の向上に重点を置くことができます。 このうち、過充電防止と外部短絡防止は電子保護に属し、電池システムの設計や電池の組み立てに密接に関係しています。 バッテリーセルの安全性を向上させる鍵となるのは化学的および機械的保護であり、これはバッテリーセルメーカーと密接に関係しています。