原来如此|锂电池的秘密

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池的使用已经成为主流，但人们对它却知之甚少。

锂电池是如何储存电量的？为什么有的锂电池会发生爆炸？锂电池的寿命如何延长？成为百姓关心的问题。

本期节目，原来如此将通过了解锂电池的工作原理，了解科学家如何用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子，从而达到储电效果。我们还将通过实验探究锂电池爆炸的原因——锂电池内部短路引发的爆炸，主要还是因为过充及挤压造成的。最终，我们将通过解读锂电池的特性，引导大众科学使用锂电池。

《锂电池的秘密》

锂电池工作原理

锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样道理，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就像优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字——摇摆电池。

为什么锂电池受到重压后容易引起爆炸？

当电池在受到一定重压的时候，电池的形状在外力的作用下发生了改变。像这样，集中受力的电池单元正负极被迫发生了弯曲，直到正负极之间接触，电池短路了。电子在这一瞬间急剧释放，产生大量的热量。在这个短暂的过程中，电解液转化成气体，使得电池不断膨胀。最终包裹电池的箔袋被爆开，电火花点燃了空气中蒸发的电解质，整个电池组都笼罩在短路所带来的火和热中。周围的电池单元逐个发生爆燃，直至整个电池组完全炸裂。

为什么过度充电会使

劣质的锂电池产品发生爆炸？

过充后，极片上到处都是针状锂金属结晶，刺穿隔膜会发生微短路。轻则，加剧自放电；重则枝晶短路电流造成电池温度急剧升高，电解液分解气化。这种情形，不论是温度过高使材料燃烧爆炸，还是外壳先被撑破，使空气进去与锂金属发生激烈氧化，都是以燃烧爆炸收场。总而言之，锂电的死穴就是过放和过充。解决的方法就是给每个单芯配套保护板。