バッテリー発火の原因と注意事項
現在、携帯電話を代表とする様々な消費電子機器、モバイルバッテリー、新エネルギー自動車などは、リチウム電池を採用しています。リチウム電池は将来の新エネルギー開発の方向性ですが、最近、電子機器工場で火災や爆発事故が頻発しており、リチウム電池の安全性は消費者の最も関心のある問題となっています。
2024-03-21
現在、スマートフォンなどを代表とする様々な民生用電子機器、モバイルバッテリー、新型電気自動車などは、リチウム電池を採用しています。リチウム電池は将来の新型エネルギー開発の方向性ですが、最近、いくつかの電子機器工場で火災や爆発が頻発しており、リチウム電池の安全性は消費者が最も懸念する問題となっています。
以下に、リチウム電池の発火原因となる5つの主な原因を示します。
1.外部短絡
外部短絡は、誤った操作や誤った使用によって発生する可能性があります。外部短絡により、電池の放電電流が大きくなり、電池セルが発熱します。高温になると、電池セル内部のセパレータが収縮したり、完全に損傷したりして内部短絡が発生し、発火に至ります。
2.内部短絡
内部短絡が発生すると、電池セルから大電流が放電され、大量の熱が発生し、セパレータが損傷し、さらに大きな短絡現象を引き起こします。これにより、電池セルが高温になり、電解液がガスに分解され、内部圧力が上昇します。電池セルの外殻がこの圧力に耐えられなくなると、発火します。
3.過充電
電池セルを過充電すると、正極のリチウムが過剰に放出され、正極の構造が変化します。また、放出されたリチウムが負極に挿入されにくくなり、負極表面にリチウムが析出する可能性もあります。さらに、電圧が4.5Vを超えると、電解液が分解して大量のガスが発生します。これらのいずれも発火の原因となる可能性があります。
4.水分含有量過多
水分は電池セル内の電解液と反応してガスを発生させます。充電時には、生成されたリチウムと反応して酸化リチウムを生成し、電池セルの容量が減少します。また、過充電しやすくなり、ガスが発生します。水分は分解電圧が低いため、充電時に容易に分解してガスが発生します。これらのガスにより電池セルの内部圧力が増加し、電池セルの外殻が耐えられなくなると、爆発します。
5.負極容量不足
正極の反対側の負極の容量が不足している場合、または容量がない場合、充電時に生成されたリチウムの一部または全部が負極の黒鉛層間構造に挿入されず、負極表面に析出して突起状の「デンドライト」を形成します。そして、次回の充電時にこの突起部分がリチウムの析出を招きやすく、数十回から数百回の充放電サイクルを経て、「デンドライト」が成長し、最終的にセパレータを貫通して内部短絡を引き起こします。
リチウムイオン電池をより安全にするには？
1.電池の改造を試みない
2.充電中は過充電または過放電を避ける
3.純正充電器を使用する
4.信頼性の高い電池を使用する
5.電池を極端な環境に置かない（一部特殊な電池を除く）。高温や衝撃などは電池爆発の重要な誘因となるため、電池を安定した環境に置き、高温の場所から遠ざけるようにします。
リチウム電池の使用上の注意に加えて、リチウム電池の安全設計やリチウム電池材料の安全性も、リチウム電池の安全性を確保するための重要な要素です。
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