电动车在楼梯处充电不当操作锂离子电池失效产生途径

电动车在楼梯处充电不当操作锂离子电池失效产生途径

近两年锂电池凭借电池寿命长、循环次数高等综合优势受到青睐。事物的发展遵循一定的规律，锂电池在发展中不断摸索、不断完善，锂电池的安全性也是最受关注的问题之一，也是新能源行业高度重视、亟待解决的重点。

央视新闻报道电动车起火事故频发

说到锂电池安全问题，很多人的第一反应都是锂电池爆炸、自燃等严重现象，却忽略了自然爆炸现象的成因是否可以避免。比如操作不当。国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求与试验方法-2015》规定，操作不当存在过放电、过充电、外部短路、挤压、跌落等安全隐患。千万不要误以为锂电池容易爆炸，锂电池储存不当，漏液、起火、爆炸等现象都是锂电池使用不当造成的。

楼梯上给电动车充电的不正确操作

锂离子电池的主要安全问题

火灾、人体直接烧伤或电池供电的电子产品发生火灾的危险；

爆炸、直接伤害人体，或损坏设备，并产生严重的二次危害；

过热可能造成人体直接灼伤、或导致绝缘水平和安全元件性能下降、或点燃易燃液体；

液体泄漏可能造成人体直接接触或吸入，产生化学腐蚀危险，或造成电池供电的电子产品内部绝缘失效，间接造成触电、火灾等危险；

触电。对于输出电压超过安全电压限值的电池组，也可能存在触电危险。

锂电池故障引发爆炸事故

锂离子电池的失效途径

1、第一种方式：内部短路引起过热起火；

主要和锂离子电池的内部短路有关，锂离子电池的内部短路是其出现安全问题的最重要原因，大部分的安全问题都是由内部短路引起的。内部短路是电池内部正负极之间发生的短路，一般是由于生产过程中混入的金属杂质、电极金属箔剪切产生的毛刺、使用过程中锂枝晶的形成、挤压等意外的机械应力等引起的。内部短路时会产生大量的热量，从而引发安全问题。

2、第二种：因过充电、过放电、外部短路等原因引起的火灾爆炸。

为了管理锂离子的充放电并提供安全保障，在使用电池的主机设备或适配器中需要设计充放电管理电路，有些设备还带有放电负载电路。

3.第三种情况：由于错误使用或滥用而引起的火灾、爆炸；

为了保护锂离子电池，在封装过程中需要在电池组中添加保护电路板。电池组的这些内部或外部电路可能发生故障，从而导致过压充电、过充电、过放电、外部短路、过载等电气应力情况。这些情况还可能造成过热、火灾和爆炸等危险。

在电气应力条件下，过压充电、过充电会产生剧烈的副反应，产生大量的热量，从而导致热失控；过度放电会导致电池电压低于厂家规定的放电截止电压。此时的副反应主要是电解液的分解，产生大量的气体，使外壳膨胀、破裂，造成漏液；外部短路、过载会使放电电流增大，从而导致电池内部温度或外部导体温度急剧升高，引发热失控。

4、第四种情况：壳体破裂造成泄漏；

主要和电池外壳破裂有关，造成外壳破裂的原因有内应力和外应力。内应力是指电池因过度放电等副反应而产生的内外压差；外应力是指在运输和使用过程中，由于振动、加速度冲击、跌落等正常或非预期的机械应力，造成外壳破裂。外壳破裂会造成内部电解液泄漏，造成危险。

5、第五种情况：充电过压，放电欠压，内置电阻电压、容量一致性差，导致爆炸；

跟一致性有关，在由多块电池（电芯）串联、并联或者串并混合构成的电池组中，电池之间的内阻、开路电压、容量的一致性，会造成电池组内部的某块电池或电池并联块出现过压充电、欠压放电等现象，从而引发安全问题。

电动车充电操作不当

锂电池失效的原因

锂离子电池失效鼓胀可以先分析一下，电池鼓胀的直接原因是电解液分解，在密封的电池内部产生气体，导致电池鼓胀。电解液分解的原因有很多，所有可能因素如图4所示，显然，电解液热分解是主要的可能原因。

导致电解液受热分解的高温可能来自电池过载、外部短路、高温以及电池内部短路。如果故障前的场景应用可以排除前三项，则最可能的原因就是电池内部短路。

锂电池鼓包

锂电池鼓胀原因推导

电池内部短路的可能原因还有锂枝晶、毛刺、金属杂质等，其可能性和原因还需要进一步分析。以锂枝晶析出为例，锂枝晶析出的直接原因可能是电池材料不良，也可能是负极析锂后，锂金属沿着隔膜缝隙生长，接触正极形成锂枝晶。负极析锂的原因可能包括充电速率过快，或者充电温度过低。也就是电池充电温度和电流管理不当，而这种不当是由保护电路问题（未设计或设计不当）、系统充电电路问题（失效或设计不当）以及用户使用环境问题等综合导致的。

锂电池的正确使用

1. 如何给新电池充电

在使用锂电池时需要注意的是，电池放置一段时间后会进入休眠状态，此时容量较正常值低，使用时间也会缩短。不过锂电池很容易激活，只要进行3-5次正常的充放电循环，就可以激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，它几乎没有记忆效应，因此在用户手机中新锂电池的激活过程中，不需要特殊的方法或设备。

关于锂电池的“激活”，很多人说充电时间一定要超过12小时，而且要反复三次，才能激活电池。这个“前三次充电一定要充电12小时以上”显然是从镍电池（如镍镉、镍氢）继承下来的说法。所以这种说法可以说从一开始就是一个误解。锂电池和镍电池的充放电特性有很大的不同，而且我可以很明确的告诉你，我查阅过的所有严肃正规的技术资料都在强调，过充过放对锂电池，特别是液态锂离子电池的伤害很大。所以最好按照标准时间和标准方法充电，尤其是不要充电超过12小时（充电器显示充满）。

另外，锂电池或充电器在电池充满电后会自动停止充电，不存在像镍基充电器那样持续10小时以上的所谓“涓流”充电。也就是说，锂电池充满电后，再放在充电器上也是没用的。而电池的充放电保护电路特性永不改变、质量万无一失，谁也无法保证，锂电池长期处于危险边缘。这也是我们反对长期充电的另一个原因。

除此之外，还有一个不容忽视的方面就是锂电池同样不适合过度放电，过度放电对于锂电池的危害也是很大的。

2. 正常使用时什么时候开始充电？

人们常说，因为充放电次数有限，所以手机电池要尽量用完电再充电。其实锂电池的寿命跟这个没关系，充电次数跟放电深度有关，10%放电深度的循环寿命比100%放电深度的循环寿命长得多。一般情况下，电池要按照先用完剩余电量再充电的原则，有保留地充电，如果预计第二天电池用不了一整天，就应该及时充电。

电池剩余电量用完再充电的原则，并不是说一定要用完。和长充电一样流行的一句话就是“尽量把电池用完”。这种做法其实只在镍电池上实行，以避免记忆效应的发生。很不幸，锂电池上也流传着这种做法。曾经有一个例子，有人在手机出现低电量警告后，一直不给手机充电，直到手机自动关机。结果，这个例子中的手机在随后的充电和开机过程中没有反应，不得不送客服检查。这其实就是电池因过度放电导致电压过低，因此不符合正常的充电和开机条件。

请勿对手机锂离子电池过度充电或使用至电量完全耗尽。在电池未完全使用前充电不会对电池造成损害。最好在 2-3 小时内充电，无需完全充电。但应每隔 3-4 个月对锂电池进行 1-2 次完全充电（正常充电时间）和放电。

1.长期不使用的锂电池应存放在阴凉干燥处

最好将手机存放在半电量状态（满电的 70-80%，如果手机充满电时显示 4 格，则 3 格就足够了）。将手机存放在满电状态很危险，会损坏电池，而将手机存放在未充电状态也会损坏电池。每 3-6 个月检查一次是否需要充电。

2. 锂离子电池根据不同类别具有不同的安全特性

根据电解液可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池，聚合物锂离子电池的电解液为胶体，不会流动，所以不存在漏液问题，比较安全。

锂电池的储存

锂原电池的自放电率很低，最长可保存3年，如果在冷藏条件下保存效果会更好，将锂原电池存放在低温的地方是个好主意。

锂离子电池由于自放电率很低，且大部分容量可以恢复，在20℃下可以保存半年以上。

锂电池存在自放电现象，如果电池电压低于3.6V并长期存放，会造成电池的过放电，损坏电池内部结构，降低电池的使用寿命。因此，长期存放的锂电池应每隔3至6个月补充电一次，即充至3.8至3.9V电压（锂电池最佳存放电压为3.85V左右），切忌完全充电。

锂电池的使用温度范围较广，在北方的冬天户外仍可使用，但容量会大打折扣，若恢复到室温，容量又可以恢复。

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维护说明

1、充电电压不能高于最高充电电压，放电电压不能低于最低工作电压。

2、锂离子电池必须时刻保持最低工作电压，低电压下的过度放电或自放电反应，都会导致锂离子活性物质分解破坏，而且不一定能恢复。

3、任何形式的锂离子电池过充都会对电池性能造成严重损害，甚至爆炸，充电过程中必须避免锂离子电池过充。

4.不要频繁进行深度放电或深度充电。但约30次充电循环后，电量检测芯片会自动进行一次深度放电和深度充电，以准确评估电池状态。

5. 避免高温，高温可能会缩短设备寿命并引起爆炸。如果条件允许，请将设备存放在冰箱中。如果笔记本电脑使用交流电，请拔下锂离子电池，避免受到电脑产生的热量的影响。

6、避免结冰，但大多数锂离子电池电解液的冰点为-40℃，不易结冰。

7.若长期不使用，请将电池存放在40%至60%的充电水平下。当充电水平过低时，可能会因自放电而导致过度放电。

8、由于锂电池在不使用时会自然老化，因此应根据实际需要购买，避免购买过多。

综上所述，使用锂电池时，应避免在高温、高湿、夏日阳光长期暴晒等恶劣环境下使用，避免将电池扔进火中。拆卸电池时，务必确保电器处于关闭状态；工作温度应保持在-20~50℃之间。避免将电池长期“存放”在不使用的电器中。购买锂电池时要选择正规渠道、正规厂家，不要私自改装锂电池。