原來如此｜鋰電池的秘密

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。隨著二十世紀微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池的使用已經成為主流，但人們對它卻知之甚少。

鋰電池是如何儲存電量的？為什麼有的鋰電池會發生爆炸？鋰電池的壽命如何延長？成為百姓關心的問題。

本期節目，原來如此將通過了解鋰電池的工作原理，了解科學家如何用石墨及鈷酸鋰等材料來儲存鋰原子，從而達到儲電效果。我們還將通過實驗探究鋰電池爆炸的原因——鋰電池內部短路引發的爆炸，主要還是因為過充及擠壓造成的。最終，我們將通過解讀鋰電池的特性，引導大眾科學使用鋰電池。

《鋰電池的秘密》

鋰電池工作原理

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。

當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

同樣道理，當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程)，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。

不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處於從正極 → 負極 → 正極的運動狀態。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就像優秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字——搖擺電池。

為什麼鋰電池受到重壓后容易引起爆炸？

當電池在受到一定重壓的時候，電池的形狀在外力的作用下發生了改變。像這樣，集中受力的電池單元正負極被迫發生了彎曲，直到正負極之間接觸，電池短路了。電子在這一瞬間急劇釋放，產生大量的熱量。在這個短暫的過程中，電解液轉化成氣體，使得電池不斷膨脹。最終包裹電池的箔袋被爆開，電火花點燃了空氣中蒸發的電解質，整個電池組都籠罩在短路所帶來的火和熱中。周圍的電池單元逐個發生爆燃，直至整個電池組完全炸裂。

為什麼過度充電會使

劣質的鋰電池產品發生爆炸？

過充后，極片上到處都是針狀鋰金屬結晶，刺穿隔膜會發生微短路。輕則，加劇自放電；重則枝晶短路電流造成電池溫度急劇升高，電解液分解氣化。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸，還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發生激烈氧化，都是以燃燒爆炸收場。總而言之，鋰電的死穴就是過放和過充。解決的方法就是給每個單芯配套保護板。

如何正確地使用鋰電池？

1.應避免完全放電(使用到黑屏斷電)；

2.經常對鋰電池充放電、未放盡時充電或使用外接電源、邊充電邊使用，或充電完成後繼續使用外接，均不會對電池造成額外的損耗；

3.長期不使用時，應將鋰電池取出，置於陰涼乾燥處。切不要進行冷凍，避免水氣侵蝕。避免放在高溫的汽車內使用。如長時間保存，將電池充到40%後放置；

4. 作為筆記本用戶，如果多數時間是使用固定電源，可以取下電池置於陰涼處，但這只是出於對電池如溫度、濕度等環境因素的改善，並且出於保護電池蓋、金屬觸點的理念，建議不要因為使用外接電源，頻繁拆卸電池；

5. 避免購買備用的鋰電池進行存儲，因為電池即便不使用，其使用壽命也是在自然折損的，因此在電池有限的生存時間內，最大限度地使用才能體現電池價值。

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原來如此

《鋰電池的秘密》

播出時間：7月23日 15:03

監製/張廣義 主編/劉銘 黃麗君

編輯/石岩 唐詩語（實習）