什么樣的鋰離子電池，即使用槍射擊一次也不會爆炸
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-11 16:13
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作為我們?nèi)粘Ｉ钪泻艹Ｒ姷碾姵貋碚f，現(xiàn)在的電池安全問題是至關(guān)重要的。電動車的鉛酸電池的自燃，手機鋰電池的充電爆炸等問題已經(jīng)是有很多的案例了。鋰離子電池于1991年首次由索尼公司商業(yè)化，幾乎充斥了每一個21世紀的電動產(chǎn)品：手機、筆記本電腦、無線耳機和無繩電動工具等，更甚者是現(xiàn)在的電動汽車。
曾經(jīng)有部分專家曾稱電池起火的概率大概是千萬分之一，遠比你被閃電擊中的幾率低得多。人體被閃電擊中的幾率大約為一百多萬分之一。但從身邊發(fā)生的事實來看的話，真實情況并不是像某些專家說的那樣。
假如電池的結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞或者存在一定的制造缺陷，例如2016年三星Galaxy Note 7的制造缺陷，那么電池的穩(wěn)定性及安全性就變得讓人十分擔(dān)憂了。這就是為什么即使我們現(xiàn)在仍然使用包含鋰離子電池的設(shè)備，我們?nèi)匀粵]有對電池的安全性是十足的信心。
但如果可以消除這一疑慮呢？如果能夠使鋰離子電池的安全性能變得十分可靠，即使發(fā)生災(zāi)難性的結(jié)構(gòu)性故障，包括被子彈刺穿這種嚴重的結(jié)構(gòu)性故障，也不會導(dǎo)致電池的自燃或者爆炸。這樣的問題我想不止一個人想過，但是到底能不能實現(xiàn)呢？
據(jù)稱現(xiàn)在有一家名為Amionx的公司制造出的Safe Core電池能實現(xiàn)這一重大的目標。這家小型加利福尼亞公司聲稱它創(chuàng)造了一種鋰離子電池，即使壓碎、射擊或以其他方式破壞也不會自燃或者爆炸。
有媒體曾對這種神奇的電池做了一個實驗，當(dāng)他們用尖刀刺傷，有槍射擊并敲砸某品牌的電池時，它們會爆發(fā)出美麗、燦爛而且可怕的火焰。但在相同的實驗條件下，Safe Core電池卻沒有發(fā)生燃燒或者爆炸的現(xiàn)象。
根據(jù)Amionx的說法，該公司的突破不僅僅是一種不易燃燒的電池。該公司的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種他們聲稱可以輕松應(yīng)用于現(xiàn)有電池生產(chǎn)線的新技術(shù)，在無需新機器的情況下，為世界上任何鋰離子電池帶來這一里程碑式的突破。
該公司表示現(xiàn)有的機器設(shè)備每年可生產(chǎn)一百萬個鋰離子電池，而且它們不僅僅用于展示。美國鋰電能源公司（Amionx的母公司）與美國軍方合作為美國軍方供應(yīng)電池。用于重型卡車和輕型裝甲車輛，如MRAP等項目。公開的記錄顯示該公司迄今已從軍隊獲得了277萬美元的研發(fā)補助金。
我們所看到的似乎是典型的普通電池制造工藝。但Amionx的化合物是一種特殊的配方，用了四年時間才創(chuàng)造出來。當(dāng)電池發(fā)熱，并有可能著火時，Amionx的特殊材料就像電熔絲，在電池的兩個關(guān)鍵部件之間形成物理間隙。這個差距意味著電力被迫通過電池更加艱難的路徑，這大大減緩了電池因為過熱以至于著火或者有爆炸反應(yīng)的可能性。
Amionx的創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官江帆博士承認，今天的鋰離子電池有各種其他可以防止火災(zāi)的機制，包括電流斷路器，停機分離器和PTC（正溫度系數(shù)）設(shè)備，但他說所有這些都可能失效。電池發(fā)熱放熱的速度之快，足以讓某些安全機制可能會在它們采取行動之前完全融化。官江帆稱“這就是為什么有時即使他們有關(guān)閉分離器，他們?nèi)匀粫羞@些爆炸事件。”
為了測試Amionx的安全性，他們利用一臺設(shè)計用于將巨大的重物放在平放在電池頂部的金屬條上的機器沖壓電池，瞬間徹底壓碎大部分電池，而另一臺則用巨大的釘子慢慢刺破它。
首先測試者嘗試使用標準的鋰離子電池組，內(nèi)部沒有Safe Core材料。當(dāng)釘子進入時，電池的反應(yīng)速度令人震驚。它像一個氣球一樣膨脹，冒出一陣煙霧，射出緋紅的火花，最后爆炸成一個巨大的火焰柱，到達測試室的天花板。所有這些都在6秒內(nèi)發(fā)生。使用破碎機，相同的反應(yīng)僅需3秒鐘。
但是當(dāng)測試者將Safe Core處理過的電池放置在相同的折磨設(shè)備中實驗時，電池并沒有發(fā)生凸起，也沒有煙霧，更沒有火焰射出。被刺破的破碎電池在被壓或者穿透后的10分鐘內(nèi)是熱的，甚至可能很燙手，但是就是沒有爆炸。
同樣測試了子彈穿透電池也是相同的測試結(jié)果。但是雖然Safe Core電池可能能夠承受一顆子彈而不燃燒或者爆炸，但Amionx稱他們只能安全地承受一顆子彈的沖擊。該公司稱這些電池內(nèi)部仍然存在易燃液體，被穿透后它正從漏洞中漏出......第二次射擊可能會引發(fā)火花并引發(fā)火災(zāi)。
這種的成功實驗似乎也支持第三方測試。著名的產(chǎn)品測試公司Underwriters Laboratories（UL）對一些Safe Core電池進行了測試，發(fā)現(xiàn)它們具有相似的結(jié)果。
目前至少有一家科技巨頭在Safe Core上表現(xiàn)出了信心。高通公司是去年在Amionx上投資的公司之一。該公司稱“在對知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)進行盡職調(diào)查后，我們感到很自豪的是，Amionx Safe Core的差異化有助于為鋰離子電池的供應(yīng)商和消費者提供價值。”
即使Safe Core比傳統(tǒng)的鋰離子電池更安全，制造商也有可能堅持下去。但是有人認為目前來說這是一個不必要的，昂貴的權(quán)宜之計。研究人員目前正致力于研究用水甚至固體聚合物材料代替這種易燃液體電解質(zhì)的電池。那些所謂的固態(tài)電池就是電池先驅(qū)Goodenough目前正在開發(fā)的產(chǎn)品，這也是一大批電動汽車公司正在大肆投資的產(chǎn)品。寶馬、大眾、豐田、本田和日產(chǎn)正在投資這項技術(shù)。
Amionx表示，Safe Core的成本很低，只需要許可費，公司可以自己獲得的廉價化學(xué)品，也許電極層壓機需要運行20％才能正確應(yīng)用Safe Core層。Amionx表示，它的發(fā)明理論上可以通過防止過度充電來改善固態(tài)電池，這是固態(tài)電池?zé)o法避免的。
還有成本因素。根據(jù)范博士的說法，現(xiàn)實情況是，電池公司確實計算出他們可以承受的潛在損失有多大，平衡罕見火災(zāi)的責(zé)任風(fēng)險與更換電池的成本。鑒于消費電子行業(yè)利潤微薄，公司可能會投資于客戶愿望清單上更高的產(chǎn)品改進：制造電池壽命更長、重量更輕或者充電速度更快的產(chǎn)品。但2016年三星的Galaxy Note 7危機向我們展示了當(dāng)電池火災(zāi)可能性超過正常0.00001％的可能性時會發(fā)生什么。如果另一起此類事件導(dǎo)致傷害甚至死亡，它可能會對相關(guān)公司和整個行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。
因此，目前，Amionx首席執(zhí)行官Jenna King正在推銷Safe Core作為針對這種可能性的一種保險形式：“如果將它放在那里并不會花費我太多，但它會讓我不會失去生命......當(dāng)你看到風(fēng)險/收益情況時，我認為這種技術(shù)最終有意義出現(xiàn)在世界上每一塊鋰電池中。”如果將來這樣的電池能真的像該公司聲稱的那樣安全的話，未來全面的替換現(xiàn)有的鋰電池也不是沒有可能的。
