为什么锂聚合物电池在自然降解过程中会膨胀

2025 年 5 月 27 日

潘李博士

湖北大学理学博士，中南大学材料科学与工程博士后。长期从事高性能电极材料、防爆电池、低温电池等领域的研究，具有扎实的科研基础和丰富的实践经验。

锂电池自然降解过程中，电池内部发生化学反应产生气体，从而导致电池膨胀。电解质的分解在此过程中至关重要。有效热导率测量表明，膨胀会降低内部接触，从而加速电解质的消耗。由于锂离子快速反应，气体生成量增加，导致内部压力升高，最终导致电池明显膨胀。

关键精华

锂聚合物电池膨胀是因为化学反应过程中会产生气体。过度充电和高温会加速这一过程。
膨胀的电池非常危险。它们可能着火或损坏设备。请立即断开并更换膨胀的电池。
保养电池，例如安全充电、正确存放和经常检查，可以防止电池膨胀并延长电池的使用寿命。

第 1 部分：锂聚合物电池膨胀的原因

1.1 锂聚合物电池中的电化学反应

锂聚合物电池依靠电化学过程来储存和释放能量。随着时间的推移，这些过程可能会导致电池内部的化学失衡。当锂离子在充电和放电过程中在阳极和阴极之间移动时，可能会发生副反应。这些反应会分解电解质，产生二氧化碳和氢气等气体。这些内部气体积聚会增加电池内部的压力，导致电池膨胀。

如果这些反应过度，您可能会注意到锂聚合物电池膨胀。过度充电和过度放电是此类问题的常见诱因。超过安全电压限制的充电或低于建议的电池电量会加速气体的产生。此外，劣质材料或老化的电池更容易发生这些化学反应，从而增加膨胀的风险。

1.2 自然降解过程中的气体形成

随着电池老化，锂电池膨胀的自然现象是产生气体。作为关键成分的电解质会随着时间的推移逐渐分解。分解产生的气体会积聚在密封的电池外壳内。高温会进一步加速这一过程。当锂聚合物电池暴露在超过 140°F 的温度下时，电解质分解的速度会显著加快，从而加速气体的产生。

电池的物理损坏也会导致气体形成。如果电池外壳被刺破或挤压，可能会发生内部短路。这些短路会引发化学反应，释放气体，导致电池膨胀。定期检查和小心操作对于防止此类损坏并降低膨胀风险至关重要。

1.3 环境和使用因素

环境条件和使用习惯是造成锂聚合物电池膨胀的重要因素。过度充电是最常见的因素之一。当锂聚合物电池的充电电压超过其建议电压时，电解质会分解，释放气体，导致电池膨胀。同样，高温过热也会导致电解质分解并释放气体。

不当的储存条件也会导致电池膨胀。将锂聚合物电池存放在高温环境中或长时间充满电会加速电池的自然老化。另一方面，在极冷的环境下使用电池会降低其效率，并增加内部损坏的可能性。为了最大限度地降低这些风险，您应该将电池存放在阴凉干燥的地方，并避免过度充电或暴露在极端温度下。

Tips:：防止电池膨胀，从正确的保养开始。请务必遵循制造商的充电、使用和存储指南，以延长锂聚合物电池的使用寿命。

第 2 部分：锂聚合物电池膨胀的风险

2.1 火灾和爆炸危险

膨胀的锂聚合物电池会造成严重火灾和爆炸风险电池膨胀表明内部因化学反应或损坏而产生气体积聚。这种不稳定性可能导致热失控，这是一种危险的连锁反应，一个电池产生的热量会扩散到其他电池。其结果是温度和压力迅速升高，并释放出可燃气体。在极端情况下，这可能导致电池起火或爆炸。

在热失控期间，温度可能超过 800°C，产生超过 5 升的可燃气体。这使得控制因膨胀的锂聚合物电池起火变得尤为困难。例如，4 年 2019 月 XNUMX 日发生的一起事故凸显了 D 类灭火器在扑灭锂聚合物电池起火时的无效性。需要使用 B 类灭火器来控制火焰。这凸显了在处理锂聚合物电池时了解正确的消防安全措施的重要性。

为最大程度降低火灾和爆炸风险，应立即断开并隔离任何膨胀的电池。避免继续充电或使用电池，因为这会增加热失控的风险。务必将电池存放在防火容器中，并避免极端温度，以降低膨胀的可能性。

2.2 电池组和连接设备的损坏

膨胀的锂聚合物电池会对电池组及其供电设备造成物理损坏。电池膨胀时，会对外壳和周围组件施加压力。这种压力可能会导致设备外壳变形或破裂，损坏内部电路，甚至导致有害化学物质泄漏。

例如，在移动设备中，电池膨胀通常会导致屏幕翘起或破裂。在遥控车或无人机中，膨胀的锂聚合物电池可能会破坏设备的平衡和功能。持续使用膨胀的电池会增加短路的风险，从而可能对设备造成永久性损坏。

为了保护您的设备，您应该定期检查电池是否有膨胀迹象。如有膨胀，请立即更换，以免造成进一步损坏。此外，请选择来自 Large Power 以减少因材料劣质或制造缺陷而导致膨胀的风险。

2.3 对电池性能和寿命的影响

电池膨胀会严重影响性能和使用寿命。电池膨胀通常表明电池老化和化学降解，这会降低其保持电量和持续供电的能力。过度充电和过度放电会加速这一过程，导致电池性能下降和膨胀。

电池膨胀可能会导致故障甚至完全失效，带来安全隐患。例如，过度充电会释放气体并导致电池膨胀，而过热会分解电解质，进一步导致气体积聚。跌落或刺穿等机械损伤也可能导致电池膨胀和漏液。

为了防止锂聚合物电池膨胀并延长电池寿命，您应该正确充电，避免极端温度，并遵循定期检查和维护规程。适当的保养不仅可以提高性能，还可以降低锂聚合物电池膨胀的危险。

Tips:：老化和循环退化是所有电池的自然过程。但是，您可以通过遵循最佳的充电、存储和使用方法，来减缓这些影响。

锂聚合物电池膨胀是自然化学降解的结果，但您可以通过适当的护理来缓解。了解电池膨胀的原因、风险和预防策略，可以确保电池的安全性和最佳性能。安全操作、定期检查和及时更换等主动措施对于延长电池寿命和避免危险至关重要。

好处	描述
功能安全	防止大型和小型锂离子电池组发生灾难性故障。
寿命和可靠性	使电池保持在安全范围内，延长使用寿命和可靠性。
性能和范围	平衡电池电量以优化容量并防止过早失效。
诊断和监控	为健康评估和性能优化提供持续监督。
降低成本	通过预防性维护和安全措施降低总体成本和保修索赔。