被逼拆了一組鋰電池，發(fā)現(xiàn)原因后直接告狀到老板那里了
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-18 12:46
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今天周日早上不到9點，就被公司鋰電池銷售人員的電話叫醒，說有一個12V10Ah的電池項目特急，說明天早上上班要給出電池方案和電池規(guī)格書，讓我10點到公司他會帶個電池樣品給我拆，只需要照著做就好了，沒辦法只有硬著頭皮去，做為小公司的電池工程師稍有配合不好就會被說三倒四。
到公司后，該電池包裝已被拆開了，電池組底部是這樣的。
銷售說這個是12V10Ah的電池，怎么看電池容量也沒有那么，不過說實話這個電池盒子做的還算可以，至少留的電池開關(guān)，電池輸出線的盒子孔位做的還像那么回事兒。
該電池組內(nèi)部有開關(guān)，發(fā)光二極管，也塞有很多EVA，黑色的填充物。
再看看這個12V10Ah的電池竟然是用手機電池做的，用過可拆卸手機后蓋可更換電池那種手機的人，應(yīng)該都見過這種類似的電池吧，有4個接觸片的手機電池進(jìn)行的3串組合，再仔細(xì)看一下下圖，電池連接線竟然直接在接觸點上錫焊，而且3串連接也沒有加電池保護(hù)板，銷售說過客戶要求的電流是持續(xù)2C，最大5C放電，照此計算12V10AH的電池5C放電的電流就是50Ah，而手機電池一般是0.2C或0.5C放電居多，相差太大了。
做了這么久的電池，沒見過支持5C放電的手機電池，更沒有見過手機電池容量達(dá)到10Ah的，所以實在拆不下去，但是銷售拿到一個單就像大爺一樣，逼著讓我仿做一份假的電池方案和電池規(guī)格書，電池容量還要虛標(biāo)，同時像催魂一個催著，個個都是加急來著。
突然想起來老板在年會上說過，公司每次出貨的產(chǎn)品一定要確保質(zhì)量，不做虛假標(biāo)識，不做欺騙客戶的行為，不做損壞公司品牌形象的行為。
雖然做虛假文件虛假容量信息對于一個工程師來說是閉著眼睛都能做的事兒，但今天我要對于這種“微小工作”任性一次，將這個12V鋰電池項目會損壞公司的事兒寫了個郵件發(fā)給銷售，抄送給我領(lǐng)導(dǎo)和公司老板，然后像身經(jīng)百戰(zhàn)的勇士那樣拍拍屁股走了，明天一大早銷售看不到方案和方件，不知道會怎么樣？也不知道老板看到這個事后會怎么樣？
在調(diào)查了所有可能的解決方案之后，三人從理論上確定硅是最有前途的材料。他們只需要讓技術(shù)發(fā)揮作用。許多人在他們之前嘗試過，但都以失敗告終。不過，伯迪切夫斯基和他的同事們對他們的成功表示樂觀。一個硅原子可以附著4個鋰離子，這意味著與重量相近的石墨陽極相比，一個硅陽極可以儲存10倍的鋰。這一潛力意味著，美國國家研究院對硅陽極材料充滿了興趣，Amprius、Enovix和Envia等風(fēng)投機構(gòu)支持的初創(chuàng)企業(yè)也是如此。
當(dāng)鋰離子在電池充電時附著在陽極上時，它會輕微膨脹，然后在使用時再次收縮。在重復(fù)的充電循環(huán)中，這種膨脹和收縮破壞了固態(tài)電解質(zhì)界面層，后者是一種保護(hù)物質(zhì)，在陽極表面形成斑塊。這種損害會產(chǎn)生副作用，消耗電池中的部分鋰。伯迪切夫斯基說：“它被困在無用的垃圾里。”
隨著時間的推移，這是智能手機開始快速損失儲能的主要原因。石墨陽極膨脹和收縮約7%，因此在性能開始急劇下滑之前，它可以完成大約1000個充放周期。這相當(dāng)于一部智能手機持續(xù)兩年、每天充電。但由于硅顆粒能吸附如此多的鋰，它們在充電時膨脹的幅度要大得多（高達(dá)400%）。大多數(shù)硅陽極經(jīng)過幾次充電循環(huán)后會發(fā)生斷裂。在實驗室的5年多時間里，Sila Nanotechnologies創(chuàng)造了一種納米復(fù)合材料來解決膨脹問題。
伯迪切夫斯基解釋說，如果石墨陽極是個“公寓區(qū)”，那么所有的“房間”都是一樣大小，而且都緊緊地擠在一起。經(jīng)過3萬次迭代（不同的柱子和房間組合），他們形成了陽極，那里每層都有足夠的空間讓硅原子在獲取鋰時膨脹。他說：“我們把多余的空間困在建筑內(nèi)部。”這就解決了膨脹問題，同時保持陽極的外部尺寸和形狀穩(wěn)定。
伯迪切夫斯基表示，明年Sila Nanotechnologies將向制造商提供的第一代材料，將使能源密度提高20%，并最終提高40%，同時也能提高安全性。他說：“硅能讓你遠(yuǎn)離邊緣，你可以空出1%或2%的空間，以真正大幅提高你的安全。”最重要的是，它也可以直接轉(zhuǎn)換成現(xiàn)有的設(shè)計。隨著亞洲的電池生產(chǎn)商爭相增加工廠產(chǎn)能，為電動汽車時代到來做準(zhǔn)備，伯迪切夫斯基認(rèn)為，任何與當(dāng)前生產(chǎn)工藝不兼容的產(chǎn)品都可能被排除在外。他說：“如果現(xiàn)在還不存在可以替代鋰離子的技術(shù)，到上市的時候，它將迎來無數(shù)的用戶群。”
當(dāng)電池充滿電并放電時，鋰離子在兩個電極之間舞動，有時它們很難返回。相反，尤其是當(dāng)電池充電太快時，它們會在電極的外面聚集，逐漸形成樹枝狀的分支，就像洞穴頂部的鐘乳石。最終，這些看起來像窗玻璃上結(jié)了霜的樹突，可以通過電解質(zhì)一路延伸，穿透隔膜，并通過觸碰對面的電極產(chǎn)生短路。
隨著各層之間的距離越來越近，這種風(fēng)險就會增加，出錯的可能性也會隨之增加。正如三星去年發(fā)現(xiàn)的那樣，出錯可能會造成損害，代價相當(dāng)高昂。微小的制造缺陷曾導(dǎo)致Galaxy Note 7手機電池內(nèi)部短路。在某些設(shè)備上，陽極和陰極最終彼此接觸，這起災(zāi)難性的召回事件估計導(dǎo)致三星損失了34億歐元。Ionic Materials公司的齊默爾曼解釋道：“當(dāng)這種情況發(fā)生時，電池會變得非常熱，液體電解質(zhì)會發(fā)生熱逃逸，最終引發(fā)火災(zāi)和爆炸。”
因為這種情況非常危險，實際上鋰離子電池中沒有那么多鋰，僅為百分之二左右。但如果有一種方法可以安全地把純金屬鋰從金屬鈷氧化物籠子里釋放出來，就像惠廷漢姆在20世紀(jì)70年代嘗試的那樣，可能會帶來增加十倍的能量密度。這被稱為電池研究的“圣杯”，齊默爾曼可能發(fā)現(xiàn)了它。
他認(rèn)為電解質(zhì)實際上是增加電池能量密度的最大障礙。人們已經(jīng)逐漸不再使用浸在液體電解質(zhì)中的物質(zhì)，而是使用凝膠和聚合物，但它們通常仍然是易燃的，而且對阻止快速的熱逃逸過程毫無幫助。齊默爾曼自己承認(rèn)，他不是一個“電池控”。他主修的專業(yè)是材料科學(xué)，尤其是聚合物，他在貝爾實驗室和塔夫茨大學(xué)任教了14年，之后才開始創(chuàng)業(yè)。
21世紀(jì)初，齊默爾曼開始對可充電電池產(chǎn)生興趣。當(dāng)時，有些人在努力從液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)向固態(tài)電解質(zhì)。資深儲能科學(xué)家唐納德·海格特（Donald Highgate）解釋說：“原則上，因為固態(tài)電解質(zhì)電池更安全，你可以讓它更努力工作。同樣的應(yīng)用程序，你可以使用更小的電池。”但它們大多是陶瓷或玻璃制品，因此很脆，很難大規(guī)模生產(chǎn)。”
塑料已經(jīng)在電池中被用于隔離器，即位于電解質(zhì)中間以阻止電極接觸的部分。齊默爾曼認(rèn)為，如果他能找到合適的材料，他就可以拋棄液體電解質(zhì)和分離器，取而代之的是一層固體塑料，這層塑料是可以防火的，而且還可以防止在兩層之間生長樹突。通過Ionic Materials，齊默爾曼用一種全新的傳導(dǎo)機制創(chuàng)造了一種聚合物，它模仿了電子穿過金屬的方式。這是第一個能在室溫下導(dǎo)電鋰離子的固態(tài)聚合物。材料是靈活的，低成本的，經(jīng)得起各種各樣的考驗。
在一次實驗中，他們把原材料送到了彈道學(xué)實驗室，那里通常被用來測試防彈背心，并用9mm的子彈來射擊它。兩根電線將電池（扁平的銀袋子）連接到三星平板電腦上，后者的電源被小心移除。子彈擊中后，電池就像火山一樣炸開了。在慢鏡頭里，可以看到塑料和金屬從火山口噴出，就像熔巖。但電池內(nèi)部沒有爆發(fā)，沒有爆炸或起火。每次碰撞，設(shè)備都保持開啟狀態(tài)。齊默爾曼說:“我們一直認(rèn)為聚合物會使它更安全，我們從來沒有指望電池還能繼續(xù)工作。”
據(jù)齊默爾曼說，這種聚合物將推動鋰金屬的發(fā)展，并加速采用新的電池化學(xué)物質(zhì)，如鋰-硫或鋰-空氣。但長遠(yuǎn)的未來可能不只是鋰。曼徹斯特大學(xué)的研究員劉旭清表示:“這種改進(jìn)不能與設(shè)備性能的改進(jìn)速度相匹配，我們需要一場革命。”
