簡述大容量聚合物電池爆炸的條件及電芯保護方法

　　大容量聚合物電池芯爆炸或燃燒，均是由于電芯內部發(fā)生劇烈化學反應，產生大量的熱量與氣體導致，要促使電芯內部發(fā)生劇烈的化學反應，必須具備一些必要的外部條件

　　1、電池被嚴重過充，鋰離子電芯的化學系統(tǒng)決定了當電芯被過充電后，電芯內部的LiCoO2變成Co3O4， Co3O4是很強的氧化劑，可與電解質反應產生氣體（O2）。氧氣繼續(xù)與電解質反應產生水（H2O），水又可繼續(xù)與Li、電解質反應。。。， 如此電芯內部會產生熱量與大量的氣體， 這種反應會隨著電壓的不斷升高而加劇，一般來講，電芯電壓超過4.2V時，即有這種反應發(fā)生，電芯電壓達到接近5V時，隨著電芯內部溫度的升高及氣體壓力作用，大部分電芯會由于內部短路等原因發(fā)生燃燒（聚合物電芯）或爆炸（液態(tài)硬包裝）。 具體反應過程如下

　　2、電芯被高溫加熱， 當電芯被高溫加熱時，電解液會汽化同時還會分解，電芯內部壓力增大，電芯內部的隔離膜可能熔解導致電芯內部短路引起燃燒， 同時陰極材料在充滿電時，在一定溫度下，會發(fā)生自催化反應，出現燃燒。電芯電壓越高，抗高溫的時間就越短。 下圖為不同材料的焦耳熱特性曲線

　　3、電芯被短路，電芯在滿充狀態(tài)下，被突然短路，此極有可能引起電芯出現安全事故， 短路有兩種情況

　　1） 電芯外部短路， 對于液態(tài)硬包裝電芯，由于電芯溫度升高，內部電解液分解及汽化，可能導致電芯內部壓力太大而出現爆炸，同時部分電芯由于其他各種原因，內部壓力原本已經很大，在短路高溫的作用下，電芯也可能爆炸。 對于軟包裝的電芯，在外短路的作用下，將會鼓脹，或裂開。一般不會出現燃燒現象。

　　2）電芯內部短路， 電芯在滿充電狀態(tài)下，由于各種原因，電芯內部的陰陽極短路時，溫度劇烈升高，引發(fā)電芯內部產生劇烈反應，此時，如是硬殼包裝的電芯將出現爆炸，而聚合物軟包裝的電芯將出現燃燒現象。

　　解決針對上述的幾個方面的問題，目前主要采取保護板、PTC、專用充電器及保險絲等方法對電芯進行保護。 其中保護板是對電芯的過充、過放及過流進行一級保護，PTC則是在電芯過熱時短路大電流情況下截止電流對電芯進行二級保護，專用充電器則是對電芯的充電電流及電壓進行限制，而保險絲目前使用較少，其主要作用是在電芯電壓或電流出現異常時徹底截斷電芯與外電路的連接，從而確保電芯不會被再次使用，以保證電芯不會出現嚴重的安全事故。因此，這些保護設備的可靠性，直接影響到電芯的安全使用，應引起足夠的重視。