鋰離子電池是否有安全隱患？手機如何安全用電？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-18 08:56
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2013年1月，日本航空公司的兩架波音787型客機的電池都先后發(fā)生了起火，直接導(dǎo)致該型飛機全球停飛。2014年2月1號，一輛特斯拉的Model S汽車在多倫多的車庫內(nèi)，在沒有充電，沒有碰撞的情況下起火了，更不用說特斯拉上十次由于交通事故導(dǎo)致的起火，特斯拉也是用的鋰離子電池。
這說明什么問題？鋰離子電池本身就容易著火。當然三星確實有自己的問題，不能夸大鋰離子電池的危險性，不然它也不可能被廣泛使用。
南洋理工大學(xué)博士賈貴翀分析說，手機的問題有兩個，一個因為電池芯中的一個瑕疵導(dǎo)致正負極不正常連接在一起，是電池生產(chǎn)工藝上的一個錯誤，主要由生產(chǎn)監(jiān)管不到位造成。另外，快速充電時高電壓與手機電池和芯片的兼容性問題也可能引發(fā)起火。
正負極接的太近，若不正常地接在一起，一旦充電，電池內(nèi)部因為有內(nèi)阻，內(nèi)部溫度急劇升高，有機電解質(zhì)的閃電（可燃液體揮發(fā)遇火源一閃即燃現(xiàn)象的最低溫度）一般只有70—80攝氏度，電解液發(fā)生分解、燃燒，釋放大量的熱和氣體，從而導(dǎo)致爆炸。
第二個問題，是鋰離子電池本身的技術(shù)問題。通常鋰離子電池最佳的充電電壓是電池本身的額定電壓，充電電流越小越好，然而快速充電技術(shù)通常采用高于額定電壓、很大的電流進行充電。高電壓和大電流會導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度急劇升高，容易產(chǎn)生爆炸。
言外之意是什么呢？就是最好不要一邊充電一邊打手機。尤其在打手機之前還玩了N個APP應(yīng)用，負載全開，因為內(nèi)部溫度會上升，最容易爆炸。所有的手機我們都一定要警惕。
如何安全使用鋰離子電池？
鋰離子電池的熱管理
手機電池過熱造成里面的離子液體汽化，在一定的溫度上自燃，變成爆炸品，可見鋰離子電池必須要做熱管理。
徐劍博士分析說，先進電池材料的研究方向主要有兩個。一是提升安全性，二是提升電池的能量密度。鋰離子電池是一個未來很有前途的，有大機會的一個方向，應(yīng)用領(lǐng)域眾多，因此它的熱管理很重要。
第一個，是電池冷卻技術(shù)。
鋰離子電池的工作溫度需要維持到15度到35度之間，溫度過高或者過低都會影響它的性能。為了滿足鋰離子電池的性能和安全需要，目前主要的電動汽車廠家普遍采用先進的冷卻技術(shù)來給電池降溫。
常用的冷卻方法有兩種，一個是空氣冷卻。比如混合動力車豐田普銳斯、尼桑Leaf，空氣經(jīng)過冷卻和過濾之后，被引入電池組的縫隙之間，并且?guī)ё邿崃?，這種方式在一定程度上可以給電池降溫，但是效率不高。
第二種是液體冷卻。比如現(xiàn)在BMW推出來的i3，Chevy推出來的Volt和Bolt，Volt是混合動力，Bolt是一個純電動，特斯拉的幾款車Roadster、Model S和Model X的冷卻方式比空氣冷卻的效果好。它需要在電池和電池之間，或者電池底部布置一些給液體流動的通道，電池產(chǎn)生的熱量就進入這些通道，被里面的液體帶走。根據(jù)液體通道布置的方式不同，冷卻效果和復(fù)雜程度也會有所不同。
除了這兩種冷卻方式以外，相變材料冷卻也吸引了大量研究者的注意。另外，很多大學(xué)等研究機構(gòu)也在開發(fā)熱管、微型通道等冷卻技術(shù)。上述車廠，除了Chevy的Bolt和Volt采用Dana公司的冷卻技術(shù)以外，其他的主要都是根據(jù)自己的電池組機構(gòu)以及散熱要求自行研發(fā)的，因此冷卻和電池組本身結(jié)合很緊，大多數(shù)都車廠是自己解決電池組的散熱問題。
另一種思路是在電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)上多想辦法。
由于鋰離子電池的安全問題主要來自于電解質(zhì)的易燃性，下面多家行業(yè)的初創(chuàng)公司針對這個問題提出了不同的解決方案。基本上功成名就的大公司普遍采取微創(chuàng)新，已經(jīng)有電池組了，就在上面想散熱的辦法。但是對小企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)來說，大公司微創(chuàng)新不用他們，小公司干脆就更革命性一點，采用顛覆式創(chuàng)新，開發(fā)一個不易燃的新電池。徐劍博士給大家舉了一些例子。
第一個公司叫做SEEO，這家公司專門研究在汽車當中使用的電池，它不同于液態(tài)的電解質(zhì)，而是采用固態(tài)的電解質(zhì)。這種固態(tài)電解質(zhì)不可燃燒，也不揮發(fā)，從而在提高電池性能的同時，也極大的提高了它的安全性。
第二個公司叫做Blue Current，研發(fā)一種具有不可燃電解質(zhì)的鋰離子電池。該電解質(zhì)是一種氟代溶劑，具有良好的不可溶性。該公司目前還有一些技術(shù)難題需要攻克，例如如何增加鋰離子在氟代溶劑中的電導(dǎo)率等。
第三個公司叫做Sakti，也是致力于固態(tài)電池的研發(fā)。固態(tài)電池相比傳統(tǒng)鋰電池，第一是更安全，即使把電池劈成兩半或者放在高溫環(huán)境里，電池也能繼續(xù)工作；第二是電池能量密度更大，目前最好的鋰電池，電池能量密度提升了一倍多，可以達到每升1100瓦；第三點，價格更便宜，每千瓦時大約100美元，遠低于目前的200到300美元的價錢。這種電池一旦啟用，可以把電動汽車的行駛里程增加一倍以上。
第四個公司叫做SolidEnergy，2012年創(chuàng)建，它不直接做電池，而是做電池負極和電解質(zhì)材料的開發(fā)，也就是說為電池提供原材料。這個公司的核心技術(shù)是由MIT的華人胡啟朝博士——2012年的福布斯的30位30歲以下杰出科學(xué)家之一和另一個教授Prof.Sadoway——2012年《時代周刊》世界最有影響力的100人之一一起研究的，叫固體聚合物離子液鋰金屬電池材料。
在相同體積下，該公司的電池容量可以達到傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍，而成本只有后者的80%，成本更低，容量更大。2016年1月，該公司獲得了上汽集團、美國通用汽車、美國應(yīng)用材料公司Applied Materials總共1200萬美金的B輪戰(zhàn)略投資。
