為什麼鋰聚合物電池在自然降解過程中會膨脹

2025 年 5 月 27 日

潘李博士

湖北大學理學博士，中南大學材料科學與工程博士後。長期從事高性能電極材料、防爆電池、低溫電池等領域的研究，具備紮實的科學研究基礎和豐富的實務經驗。

鋰聚合物電池自然降解過程中，電池內部發生化學反應產生氣體，導致電池膨脹。電解質的分解在過程中至關重要。有效熱導率測量表明，膨脹會降低內部接觸，從而加速電解質的消耗。由於鋰離子快速反應，氣體生成量增加，導致內部壓力升高，最終導致電池明顯膨脹。

關鍵要點

鋰聚合物電池膨脹是因為化學反應過程中會產生氣體。過度充電和高溫會加速這個過程。
膨脹的電池非常危險。它們可能著火或損壞設備。請立即斷開並更換膨脹的電池。
保養電池，例如安全充電、正確存放和經常檢查，可防止電池膨脹並延長電池的使用壽命。

第 1 部分：鋰聚合物電池膨脹的原因

1.1 鋰聚合物電池中的電化學反應

鋰聚合物電池依靠電化學過程來儲存和釋放能量。隨著時間的推移，這些過程可能會導致電池內部的化學失衡。當鋰離子在充電和放電過程中在陽極和陰極之間移動時，可能會發生副反應。這些反應會分解電解質，產生二氧化碳和氫氣等氣體。這些內部氣體積聚會增加電池內部的壓力，導致電池膨脹。

如果這些反應過度，您可能會注意到鋰聚合物電池膨脹。過度充電和過度放電是此類問題的常見誘因。超過安全電壓限制的充電或低於建議的電池電量會加速氣體的產生。此外，劣質材料或老化的電池更容易發生這些化學反應，增加膨脹的風險。

1.2 自然降解過程中的氣體形成

隨著電池老化，鋰電池膨脹的自然現像是產生氣體。作為關鍵成分的電解質會隨著時間的推移而逐漸分解。分解產生的氣體會堆積在密封的電池外殼內。高溫會進一步加速這個過程。當鋰聚合物電池暴露在超過 140°F 的溫度下時，電解質分解的速度會顯著加快，從而加速氣體的產生。

電池的物理損壞也會導致氣體形成。如果電池外殼被刺穿或擠壓，可能會發生內部短路。這些短路會引發化學反應，釋放氣體，導致電池膨脹。定期檢查和小心操作對於防止此類損壞並降低膨脹風險至關重要。

1.3 環境與使用因素

環境條件和使用習慣是造成鋰聚合物電池膨脹的重要因素。過度充電是最常見的因素之一。當鋰聚合物電池的充電電壓超過其建議電壓時，電解質會分解，釋放氣體，導致電池膨脹。同樣，高溫過熱也會導致電解質分解並釋放氣體。

不當的儲存條件也會導致電池膨脹。將鋰聚合物電池存放在高溫環境中或長時間充滿電會加速電池的自然老化。另一方面，在極冷的環境下使用電池會降低其效率，並增加內部損壞的可能性。為了最大限度地降低這些風險，您應該將電池存放在陰涼乾燥的地方，並避免過度充電或暴露在極端溫度下。

尖端：防止電池膨脹，從正確的保養開始。請務必遵循製造商的充電、使用和儲存指南，以延長鋰聚合物電池的使用壽命。

第 2 部分：鋰聚合物電池膨脹的風險

2.1 火災和爆炸危險

膨脹的鋰聚合物電池會造成嚴重火災和爆炸風險電池膨脹表示內部因化學反應或損壞而產生氣體積聚。這種不穩定性可能導致熱失控，這是一種危險的連鎖反應，一個電池產生的熱量會擴散到其他電池。其結果是溫度和壓力迅速升高，並釋放出可燃氣體。在極端情況下，這可能導致電池起火或爆炸。

在熱失控期間，溫度可能超過 800°C，產生超過 5 公升的可燃氣體。這使得控制因膨脹的鋰聚合物電池起火變得特別困難。例如，4 年 2019 月 XNUMX 日發生的一起事故凸顯了 D 類滅火器在撲滅鋰聚合物電池起火時的無效性。需要使用 B 類滅火器來控制火焰。這凸顯了在處理鋰聚合物電池時了解正確的消防安全措施的重要性。

為最大程度降低火災和爆炸風險，應立即斷開並隔離任何膨脹的電池。避免繼續充電或使用電池，因為這會增加熱失控的風險。務必將電池存放在防火容器中，並避免極端溫度，以降低膨脹的可能性。

2.2 電池組和連接設備的損壞

膨脹的鋰聚合物電池會對電池組及其供電設備造成物理損壞。電池膨脹時，會對外殼和周圍組件施加壓力。這種壓力可能會導致設備外殼變形或破裂，損壞內部電路，甚至導致有害化學物質洩漏。

例如，在行動裝置中，電池膨脹通常會導致螢幕翹起或破裂。在遙控車或無人機中，膨脹的鋰聚合物電池可能會破壞設備的平衡和功能。持續使用膨脹的電池會增加短路的風險，這可能會對設備造成永久性損壞。

為了保護您的設備，您應該定期檢查電池是否有膨脹跡象。如有膨脹，請立即更換，以免造成進一步損壞。此外，請選擇來自 Large Power 以減少因材料劣質或製造缺陷而導致膨脹的風險。

2.3 對電池性能和壽命的影響

電池膨脹會嚴重影響效能和使用壽命。電池膨脹通常表示電池老化和化學降解，這會降低其保持電量和持續供電的能力。過度充電和過度放電會加速這一過程，導致電池性能下降和膨脹。

電池膨脹可能會導致故障甚至完全失效，帶來安全隱憂。例如，過度充電會釋放氣體並導致電池膨脹，而過熱會分解電解質，進一步導致氣體積聚。跌落或刺穿等機械損傷也可能導致電池膨脹和漏液。

為了防止鋰聚合物電池膨脹並延長電池壽命，您應該正確充電，避免極端溫度，並遵循定期檢查和維護規則。適當的保養不僅可以提高性能，還可以降低鋰聚合物電池膨脹的危險。

尖端：老化和循環退化是所有電池的自然過程。但是，您可以透過遵循最佳的充電、儲存和使用方法，來減緩這些影響。

鋰聚合物電池膨脹是自然化學降解的結果，但您可以透過適當的護理來緩解。了解電池膨脹的原因、風險和預防策略，可以確保電池的安全性和最佳效能。安全操作、定期檢查和及時更換等主動措施對於延長電池壽命和避免危險至關重要。

好處	產品說明
功能安全	防止大型和小型鋰離子電池組發生災難性故障。
壽命和可靠性	使電池保持在安全範圍內，延長使用壽命和可靠性。
性能和範圍	平衡電池電量以優化容量並防止過早失效。
診斷和監控	為健康評估和性能優化提供持續監督。
降低成本	透過預防性維護和安全措施降低整體成本和保固索賠。