鉅大LARGE | 點擊量:1194次 | 2019年06月11日
引起鋰離子電池爆炸的原因有哪些?
過熱是鋰離子電池發(fā)生爆炸最常見的原因。這通常是指外部因素引起熱失控,也就是電池某一部分溫度升高,進而導致其他部分溫度升高,這樣,電池發(fā)熱部分越來越多,形成惡性循環(huán),電池內電解質開始膨脹,蒸汽出現(xiàn),最終導致電池因內壓過大而爆炸。
機械損壞是另一個原因,簡單來說就是擠壓引起短路。鋰離子電池有輕巧耐用的特點,從當年笨重的“大哥大”到今天輕薄時髦的智能機,電池的改良起到了重要作用。但也正是因為今天我們對于輕便越來越執(zhí)著的追求,鋰離子電池在設計上,其外殼和正負級之間的隔膜越來越薄,這就為電池安全埋下了隱患。因為一旦隔膜損壞,就可能引起短路,導致電芯內部產熱。
手機電池技術大揭密:三星沒有使用最安全的電池?
那么Note7爆炸屬于哪種原因呢?不久前,三星曾表示“生產過程中一個罕見的錯誤導致電池正負極相觸,造成電池過熱”,這似乎是在描述內部短路,但目前三星沒有對此給出更多細節(jié)。
有外媒依據(jù)網傳的爆炸圖片及當事人描述猜測,Note7爆炸正是由機械損壞導致的短路引起。因為在多起爆炸事件中,當事人并沒有在給手機充電,沒有提到手機在爆炸前出現(xiàn)膨脹的情況,并且從爆炸后的圖片來看,如果是過熱導致的爆炸,手機燒毀面積應該更大。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
手機電池技術大揭密:三星沒有使用最安全的電池?
最近有SDI(Note7電池供應商)的內部人士也表示,爆炸是由于電池R角位出現(xiàn)了正負極短路的問題。
現(xiàn)在有哪些靠譜的技術可以防止電池爆炸?
需要說明的是,無論是哪種原因引起的失控,不同電池電芯的表現(xiàn)形式不同,有的會起火,但并不一定會爆炸。
在工業(yè)上,針對不同的安全問題,鋰離子電池會采用不同的安全技術,例如熱熔斷器、熱敏電阻可以用來防止短路引起的過熱。
而在防止電池爆炸方面,最傳統(tǒng)的解決方案是增加安全閥。當電池內壓過大時,氣體可以通過安全閥逃逸出去,從而阻止爆炸發(fā)生。
類似的辦法是把電池外殼做薄,這可能聽起來有點不可思議,電池外殼越薄,不就越容易開裂?但事實上,正是因為輕薄的電池外殼能夠承受的壓力更小,所以可以在電池發(fā)生熱失控,但壓力還沒有達到特別危險的程度時及時裂開,相當于形成了一個安全閥。
另外還有使用抗燃型電解質。鋰離子電池采用的電解質一般都具有低沸點、低燃點的特點,一旦電池受到損壞,電解質暴露在空氣中,很可能就會帶來爆炸的危險。雖然說,研制出既具電池電解質理想屬性、又不會在遇熱或明火時燃燒的電解質幾乎是白日做夢,但是增加電解質的抗燃性還是有可能的。
什么樣的手機電池比較安全?
前不久,著名拆機網站iFixit爆料,在中國以外市場發(fā)售的Note7使用的都是鋰離子電池,而不是更為穩(wěn)妥安全的聚合物鋰離子電池。那么,這里所說的聚合物鋰離子電池到底是什么?它比其他電池更加安全嗎?
首先了解一下電池的分類。手機電池曾經歷過鎳鉻電池和鎳氫電池時代,而正如上文所說,由于在性能上與前兩者相比有明顯優(yōu)勢,鋰離子電池已成為主流的手機電池。但是現(xiàn)在,鋰離子電池也衍生出了許多子類。
根據(jù)鋰離子電池所用的電解材料,鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池(簡稱聚鋰電池)。兩者的區(qū)別就在于,液態(tài)鋰離子電池使用的是液體電解質,聚合物鋰離子電池則以“干態(tài)”或“膠態(tài)”的固體聚合物電解質來代替。此外,鋰離子電池的生產成本要低一些。與普通液態(tài)鋰離子電池相比,聚鋰電池不僅容量更高、壽命更長、設計更加靈活,而且由于不存在漏液問題,安全性也更高。
手機電池技術大揭密:三星沒有使用最安全的電池?
圖片來自小米論壇僅供參考
雖然根據(jù)三星此前的表態(tài),設計缺陷才是Note7爆炸的直接原因,但是隨著Note7電池容量增加以及快充技術的升級,使用液態(tài)鋰離子電池的風險也隨之增加。與之相比,目前蘋果、華為、HTC等品牌手機均采用了聚鋰電池,其中,蘋果從第一代iPhone開始就采用了聚鋰電池。
手機電池技術大揭密:三星沒有使用最安全的電池?
iFixit提供的第一代iPhone電池圖片
對此,曾有好事的網友在三星官網的LiveChat上詢問過技術專家,對方的回應是:三星采用傳統(tǒng)鋰離子電池而非聚鋰電池,是因為聚鋰電池有高電阻的問題,而且與其他更加成熟的電池技術相比,聚鋰電池充電時間較長,最大放點速率較低。
如何能避免電池爆炸?
但即使是相對安全的聚鋰電池,也依然有可能因為溫度過高、短路、過度充電、遭遇重擊或電池損壞等發(fā)生爆炸。理論上,沒有一款電池可以做到絕對安全,安全只能是相對于不同的標準而言。
手機電池技術大揭密:三星沒有使用最安全的電池?
不同的電池安全標準
所以,在平時使用中,我們還是要避免極端情況,以下是部分鋰離子電池安全使用指南:
使用手機生產商提供的原配電池,不要因貪圖便宜而使用不知名的廠商生產的電池(雖然Note7事件讓這一條顯得十分尷尬,但購買來路不明的電池只會增加風險);
不要在溫度過高或過低(低于零度)的環(huán)境中充電,溫度過高容易引起電池過熱,而溫度過低時,金屬鋰會在負極表面析出形成鋰結晶,鋰結晶沉積會刺穿隔膜造成電池內短路(但現(xiàn)在有些電池已經加入了低溫環(huán)境中阻止充電的技術);
如果你需要在充電時使用某些容易使手機發(fā)熱的功能,或徹夜充電,那么最好摘掉手機套,以保證電池正常散熱;
保持手機有一半以上的電量對延長電池壽命很有幫助,因為鋰離子電池在低電壓下容易受損;
注意充電環(huán)境,盡量不要在易燃物附近、車內或安全通道內充電;
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