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锂离子电池为何会成定时炸弹?


发布时间:2010-11-19 16:48:55  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

作为近年来数码时尚的先锋产品,美国苹果公司的iPhone手机一直颇受追捧,但今年8月以来,各国接二连三的iPhone“爆炸门”、“裂屏门”事件,给这些新锐电子产品蒙上了阴影——破财事小,命可玩不起啊!
  据《科学美国人》网站8月19日报道,欧盟消费品安全委员会宣布成立专门小组,调查近段时间发生的多起iPhone爆炸事件。而这些事件的元凶——锂离子电池过热引发的安全问题,引起了人们的关注。

  8月24日凌晨3点,26岁的法国超市保安雅苏里·布阿迪正在用自己3个月前买的iPhone发短信,“突然间,屏幕就爆炸了!”布阿迪的眼睛被一片碎玻璃划伤,他愤怒地向苹果公司提出了索赔。

  布阿迪不是唯一一个iPhone爆炸受害者。本月早些时候,法国南部一名18岁少年的iPhone“发出吱吱声并爆裂”,导致少年眼睛受伤;巴黎郊区一位80岁老人的iPhone手机显示屏在他的手中爆裂了。据法国媒体统计,近期已有10名法国消费者报告他们的iPhone手机显示屏爆炸或者破裂。还有一起事件发生在荷兰,一名男子将iPhone留在汽车里,回来时却发现iPhone已引燃大火,将副驾驶座烧得面目全非。

  与之前发生的iPod、笔记本电脑、手机爆炸案类似,欧洲发生的多起iPhone爆炸案,也是由近十几年来已成为数码产品主流电池的锂离子电池过热引起。

  1976年3月,美国埃克森石油公司工程师惠廷厄姆制造出了首个锂离子电池原型——他用钛硫化物作为负极,锂金属作正极,依靠锂离子在“正极—负极—正极”间的运动形成电流,完成充—放电过程。锂离子电池在能量密度、自放电程度等各项指标上,都大大优于当时其他的可充电电池,从而引发了科学界和企业界的研发热潮。上世纪80年代,人们对锂离子电池不断进行改进,如采用含锂化合物作正极、碳素材料作负极,使它体积更小、能量密度更大、运行更稳定、价格更便宜,锂离子电池于是逐渐成为可充电电池的主流,特别反映在便携式电子装置上,甚至已被用作电力汽车的动力。

  电解液中埋下“飞弹”

  据美国知名科普作家马歇尔·布雷恩在锂离子电池系列文章中的介绍,锂离子电池爆炸绝大多数是由短路引起的,具体原因包括充电过压/过电流、使用老化等。

  锂离子电池的制造过程中,因为制造工艺本身的纰漏,很容易在本应绝缘的两极之间,留下金属粉尘、铜箔、铝箔碎片。这些角料在电池较热(多见于长时间使用或充电时)时,就像沸水中的米粒一样,在电解液中作随机性热运动。如果恰好有微粒或碎片接近电池正负级中间的隔膜,就可能造成隔膜穿孔,进而引发微短路。由于电池内的有机电解液属易燃物,微短路可能造成爆炸、燃烧等事故,一般有以下三种情况:

  1.产生火花点燃电解液,进而殃及塑料机身和与之接触的易燃物,造成火灾;

  2.引起电池内温度急骤上升,电池内空间很狭小,可能因压力增加而爆炸;

  3.电池内温度上升较慢,电池外壳逐渐溶化,使有腐蚀性的电解液泄漏。

  锂离子电池的安全隐患目前无法杜绝,因为再先进的制造工艺,都难免会在电解液中埋下“飞弹”。需要指出的是,正规部门对锂离子电池的生产、销售都有严格规范,质量合格的锂离子电池内,碎片的数量和大小都被控制在很小的范围内,穿破隔膜的几率极低;电池外壳也采用阻燃材料,不容易产生明火。

  锂离子电池的防爆措施

  锂离子电池的安全隐患,电池制造商当然心知肚明,那么他们采用了哪些防爆措施呢?以笔记本电脑锂离子电池为例,其工作原理是:锂离子电池在充电接近充满、放电接近放干的时候,电压会下降,控制电路检测到这种情况后,通知保护电路切断电源,以防止过充或过放,以免电池寿命缩短。

  目前的笔记本锂离子电池都具备较为完善的多级保护机制,即使在电源充电器、笔记本电脑出现异常的情况下,笔记本电池也能转为自动保护状态,一般不会发生爆炸。但一旦控制电路和保护电路的工作能力减弱时,电池就濒临“危险”了。手机等电子产品的锂离子电池充放电保护机制,与此类似。

  不需对它“敬而远之”

  近年来锂离子电子产品爆炸事件屡见报端,引起了很多消费者的恐慌,一些人在为自己的手机、MP3充电时往往“敬而远之”;还有人因为害怕,干脆长期将笔记本电池弃之一旁,造成报废。但从调查结果来看,大多数锂离子电池爆炸事件都是因用户不注意安全提示,如擅自改装、使用不匹配的充电器、将电池置于极端环境下等造成的。

  需要指出的是,锂离子电池技术作为一种经过30多年研究、已成功实现商业化的成熟技术,其安全性是有保证的。正规厂牌的锂离子电池在出厂时都会经过无数道测试程序,售出后还有信息反馈机制,以便对问题产品及时召回。

  美国交通安全管理局(TSA)给出以下安全使用锂离子电池的建议:

  1.使用原装充电器:充电时间是锂离子电池爆炸事件的高发期。原装充电器比兼容充电器更能保证电池安全。

  2.使用可靠的电池:尽量购买原装电池,不要为省钱而购买“二手货”或“水货”,这类电池可能经过维修,不如原装电池可靠。

  3.不要将电池置于极端环境:高温、碰撞等都是电池爆炸的重要诱因,尽量让电池处在一个稳定的环境中,远离高温的地方。

  4.别尝试改装:不少年轻人喜欢给自己的手机“美容”,更有人“胆大心细”地把手机自行改造。但不当改装却极易酿成事故。手机是一种精密的通讯设备,在设计时,厂商会对其安全性进行严格的考证。改装后,电池可能处在之前未被考虑到的环境,增加了安全隐患。 
 
 

 
 
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