僅從手機(jī)電池的角度考量這類安全問題,到底鋰離子電池為什么會爆炸?
如果僅從手機(jī)電池的角度考量這類安全問題,到底鋰離子電池為什么會爆炸?
首先我們從鋰電池的工作原理開始講起。鋰電池的組成分為正負(fù)兩極,中間夾著隔膜,隔膜上填充著電解液。如果不好理解,可以把正負(fù)極比作牛郎和織女,隔膜比作銀河,電解液比作銀河里面的水。牛郎會隔著銀河通過擺動水向織女送秋波,這個(gè)過程沒有水不能完成。秋波每到達(dá)織女那一次,他們就放一次電,這個(gè)過程是緩和的,放出來的電可以讓大家利用皆大歡喜。如果牛郎通過搭橋等各種方式直接到了織女那邊,那么他們就會膩在一起時(shí)刻放電。他們兩個(gè)之間瞬時(shí)會有很大的電流通過。這樣的結(jié)果很恐怖,銀瓶乍破水漿迸,鐵騎突出刀槍鳴。
用更科學(xué)的語言解釋一遍:通常鋰離子儲存在正極上,充放電的時(shí)候通過鋰離子在正極和負(fù)極循壞的一個(gè)運(yùn)動,從正極遷往到負(fù)極,再從負(fù)極遷移回正極。鋰離子在正極和負(fù)極的每一個(gè)運(yùn)動都不是平白無故發(fā)生的,而是需要一定能量來驅(qū)動的。那么當(dāng)鋰離子,從一個(gè)電極遷移到另一個(gè)電極時(shí),也就是我們說的充/放電,在循環(huán)往復(fù)的遷移中,也就伴隨著能量的存儲和釋放。
鋰離子電池,是由正極,負(fù)極,電解液,和隔膜,加上外部的電級殼構(gòu)成的。一個(gè)成型的鋰離子電池產(chǎn)品,還有配套的保護(hù)電路,一方面可以感知到電壓電流,另一方面還與用電設(shè)備進(jìn)行信息溝通,以此保證電子產(chǎn)品及時(shí)顯示電池本身的一個(gè)電量狀態(tài)。如果保護(hù)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)或者運(yùn)行不當(dāng),使用過程中會對充放電的電流電壓信號有干擾 ,導(dǎo)致對電池狀態(tài)判斷錯(cuò)誤。從而使電池本身實(shí)際電量和顯示電量出現(xiàn)差異,甚至造成保護(hù)電路對電池控制的失效。在后續(xù)的充放電過程中,電流和電壓的調(diào)節(jié)可能會出問題,最終導(dǎo)致對電池內(nèi)部的構(gòu)造造成損失。
三星爆炸可能原因: 電池和電路兩方面可能性
根據(jù)官方解釋,三星子公司生產(chǎn)的這批電池,正負(fù)極存在接觸的問題。在使用過程中,正負(fù)極的接觸會導(dǎo)致整個(gè)電池的短路。也就是說,在使用的過程中,電池不斷進(jìn)行產(chǎn)熱。這個(gè)熱量不斷的集中,到達(dá)一定程度后,整個(gè)電池就會膨脹,就有發(fā)生燃燒和爆炸的可能。然而電池的正負(fù)極短接在整個(gè)電池的問題中,是非常低級的。造成短接的原因有很多:比如說在電池生產(chǎn)過程中,工藝沒有達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),造成電池本身質(zhì)量的問題。這樣,非常容易造成消費(fèi)者的不正常使用。在電池的生產(chǎn)過程中,企業(yè)是應(yīng)該非常注重和關(guān)心這樣的問題的。
其實(shí),造成電池爆炸問題有很多原因。內(nèi)部短路是一種;高溫,高濕度,摔手機(jī)等外部沖擊是另一種。不論是哪種,最終都會顯示到電池內(nèi)部熱量的積聚上。因?yàn)殡娊庖浩毡槭褂玫氖怯袡C(jī)溶劑,有機(jī)溶劑遇高溫容易分解,導(dǎo)致電池膨脹甚至爆裂。這個(gè)過程就像在一個(gè)沒有安全閥的高壓鍋里做飯,最后非常容易爆炸。
鋰電池的安全問題是一個(gè)科學(xué)和工業(yè)結(jié)合的問題。從科學(xué)上講,為了避免正負(fù)極的短接,在正負(fù)極兩者之間,設(shè)計(jì)了絕緣性的隔膜,讓鋰離子通過,這樣一種設(shè)計(jì)既為鋰電池功能提供了可能性也增加了安全性。但鋰電池電解液大范圍使用的有機(jī)溶劑在極端情況下會產(chǎn)生問題,這是材料本身的性質(zhì)決定的。除非出現(xiàn)革命性改變,否則只能通過各種手段減少出問題的概率。目前行業(yè)內(nèi)可以把概率控制在百萬分之一。其次,在工業(yè)生產(chǎn)中,一系列的流程非常復(fù)雜,很多跟鋰離子電池相關(guān)的部件是不可以和空氣水相接觸的,整個(gè)的電池組裝,生產(chǎn),把控非常嚴(yán)格。在生產(chǎn)過程中如果說,每塊電池的標(biāo)準(zhǔn)都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),那么從產(chǎn)業(yè)上來說,電池的安全性是沒有問題的。所以說這也是產(chǎn)業(yè)的問題,也決定了整個(gè)電池的成本。有些廠家,為了節(jié)省成本,生產(chǎn)出來的電池,質(zhì)量不高,那么電池的安全性也受到很大影響。
更安全的新技術(shù)的發(fā)展都在實(shí)驗(yàn)和研究的過程中,任何新技術(shù)的提出都是需要一定時(shí)間的積累才可以被應(yīng)用的。第一塊鋰電池在上個(gè)世紀(jì)90年代才被商業(yè)化?,F(xiàn)在的新技術(shù),主要針對目前電池的瓶頸提出,比如,容量,安全性能等。有很多大容量的負(fù)極材料,已經(jīng)進(jìn)行了商業(yè)生產(chǎn)。比如說硅負(fù)極的理論容量是當(dāng)前我們鋰離子容量的 10倍。還有我們說的全固態(tài)電池,也是直接針對液態(tài)鋰離子電池的安全問題進(jìn)行展開研究的。全固態(tài)電池把我們中間的隔膜和電解液換成固態(tài)的電解質(zhì),這樣避免有機(jī)電解液的使用,從而提高電池的安全性。
電池安裝到電子產(chǎn)品上后,后續(xù)的安全問題主要和我們消費(fèi)者的使用習(xí)慣相關(guān)。
首先,過充是引起自燃自曝的很重要原因。某些商家為了節(jié)省成本會使用,成本不高的保護(hù)電路,或直接不使用。這樣,消費(fèi)者在直接使用充電器長時(shí)間過充后,會導(dǎo)致電池內(nèi)部電壓電流過高,內(nèi)部電解液發(fā)生化學(xué)變化,手機(jī)就會進(jìn)一步會膨脹,自燃自曝,所以大家盡量避免過充。
現(xiàn)在市場上所謂的閃充,是通過控制電路,去改變手機(jī)充電時(shí)的電壓電流,讓手機(jī)在大電流高電壓的情況下來充電,而實(shí)現(xiàn)快充的。因?yàn)槲覀儧]有辦法通過電池本身設(shè)計(jì)讓他達(dá)到快充的目的,只能是盡可能提高電池在大電流高電壓下的容量,但這會存在壽命和安全性的問題。在我們需要進(jìn)行快充的這種需求下,基本的性能還要滿足我們的需要,就要求我們可以平衡快充電池技術(shù)和電池性能的搭配??斐?strong>,也讓鋰電池的實(shí)際容量不能得到體現(xiàn)和發(fā)揮。如果使用小電流的話,充電可以更充分,使更多電荷儲存在我們的手機(jī)電池里,我們也就可以使用更多電量。相反,我們在用大電流充電時(shí),反復(fù)用大電流循環(huán)過幾次后,電池就會越來越不經(jīng)用。
對于鋰離子電池而言,深度的放電充電,對電池本身而言是不利的。它不像我們的傳統(tǒng)其它類型電池,不存在記憶效應(yīng)。不論在什么狀態(tài)下進(jìn)行充電,對鋰離子電池來講,幾乎是沒有影響的。因?yàn)殡姵氐碾妷汉碗娏?,通過保護(hù)電路和我們電子產(chǎn)品進(jìn)行鏈接,所以手機(jī)提醒你“電量過低”時(shí)就意味著其實(shí)你的電池內(nèi)部已經(jīng)需要充電了。
建議,消費(fèi)者在日常使用的時(shí)候,通過改變一些自己的使用習(xí)慣降低手機(jī)的部分安全隱患:盡可能在干燥非高溫環(huán)境下使用;盡量避免過充,當(dāng)你發(fā)現(xiàn)電池接近和達(dá)到100%就請停止充電;同時(shí)避免電池的撞擊擠壓,不要針刺破壞電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。最后建議對于廢棄的鋰電池請不要隨便扔垃圾桶,這樣可能會引起火災(zāi)。












