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电池知识

造成手机电池爆炸的原因究竟是什么呢?是产品质量问题,还是长期使用电池不当的结果?

来源:宝鄂实业    2019-05-05 18:51    点击量:
 近来在网上看到一则新闻,一户人家在给手机充电的过程中,电池突然爆炸而造成2死1伤的局面。在痛心之余,我们也不得不面对近来电池爆炸事件的频发,不仅出现在某些粗制滥造的“黑作坊”电池,甚至一些手机大厂的原装电池也出现这种情况。

  据国外媒体报道,一位美国用户在早晨醒来时,发现放于床头充电的iPhone 4突然冒烟,并发出滋滋声,不过幸运的是,她用笔记本包将冒烟的手机包起来,扔到了水槽里,才没发生意外。这是一件真实的案例,这也并不是第一起手机电池爆炸案例,在百度以“手机电池爆炸”为关键词搜索,竟然有1,460,000条相关搜索,不得不让人为之心惊。在看到这些让人触目惊心的爆炸事件后,相信很多朋友都为之心悸,那么我们是否也应该反思造成手机电池爆炸的原因究竟是什么呢?到底是产品质量问题,还是由于长期使用电池不当的结果?今天就让我们一起深入了解手机电池爆炸的成因,同时跟大家谈谈一些手机充电与电池保养的注意事项。

一般来看,很少有人会将手机爆炸与电池联系起来,但事实上,手机爆炸的真正根源就是手机电池。这里面无外乎两种因素,一是产品本身的问题;二是使用不当造成的结果。现在我们暂时将这两种因素放下不谈,先来说说电池为什么会产生爆炸?首先我们还得从电池的原理说起,因为目前手机电池大部分都采用锂电池,而锂是一种化学性能活泼的金属元素,由于体积小,能量密度大,记忆效应不明显等等的优势而备受青睐,而其中的电芯部分,则是电能的储存装置,当出现过充、过放等情况时,有可能击穿劣质电池电芯中的隔膜,使电芯中的正负极产生短路,容易造成高温高压而产生爆炸。这也就很好的解释了为什么绝大多数电池爆炸是发生在充电的时候。

  而没有充电的电池是不具备爆炸条件的,但一些朋友可能又要问了,怎么有些手机没充电也会发生爆炸呢?这是因为手机之前充电的过程中已经造成了相当高的电压,达到了电池外壳的临界点,当外界的温度、压力等超过临界点,或者外界碰撞时,就造成了爆炸。比如说平时我们打电话、看视频、玩游戏等都会造成手机温度的升高。

好了,在了解过手机电池爆炸的原理后,前面介绍过的两种爆炸因素我们很容量就能够理解,所以简单来看,主要是以下三点:

  1.电池本身质量问题:主要是由于电池内部缺陷,原材料杂质过多、工艺不合格、电池安全保护的相关设计不到位等造成。

  2.电池长期过充:在长时间充电的状态下,过充过电流也会造成高温高压,从而产生使用隐患。而且锂电池在特殊温度、湿度及接触不良等条件下可能瞬间放电而产生大量的电流,引发自然或爆炸。

  3.电池短路:当手机处于高温状态,或者受到撞击、金属摩擦等情况时,可能会造成电池短路,从而引发爆炸。

生活中应如何注意

  正所谓“工欲善其事必先利其器”,在当前手机已经成为生活中不可或缺的通讯设备的今天,当我们了解了手机电池爆炸的成因后,无需过分担忧而对生活造成影响,在这里也给大家推荐一些防范的措施。

  1、使用质量过硬的充电器或者原厂充电器,锂电池的充电过程一般是先恒流,再恒压冲,为了保证手机电池不易过充,有些手机充电器会有冲满后有自放电的功能,就是为了避免过充电。

  2、使用原厂电池,一定避免使用山寨电池、劣质电池,因为一般电池的外表会包一层安全膜,当电池内压力达到一定水平,就会爆开安全膜释放压力,而电池本身就不会爆炸。但劣质电池未必有安全膜,几百块的品牌电池与三四十的可不只是价格上的差异。

  3、不要低温状态下对手机进行充电,在0度以下的低温状态时,充电的电量会明显低于正常电量,进而导致正负极反应不充分平衡率无法实现,致使多余的锂离子形成晶体析出,导致隔膜被刺穿,使电池内部发生短路引发爆炸。

  4、充电时不用将手机放在不易散热的地方,一些人习惯睡前将手机丢在被窝里充电,这是很危险的。

  5、充电时发现手机异常应马上断电,而且断电后不用立刻使用手机,也不要用手机进行打电话等操作,如果电池变形或者鼓了千万不要使用,定时炸弹啊。

  6、不要将电池放在高温环境下,也不要对其进行剧烈的打击和挤压,所以在充电时,也要避免阳光暴晒。

  7、将手机带有屏幕的一面朝向自己。细心的朋友可能都会发现,那些爆炸的手机,损坏的基本都是背面,尤其是电池的底部,因为那是包装电池的缝合口,最脆弱。如果在我们放置手机时,将屏幕一面朝向自己,就算爆炸也碎片也是向外弹射的。

  总结:作为现代化的通讯工具,手机给我们的日常生活带来了极大的便利,但有利必有弊,手机爆炸也给我们的使用带来了阴影。其中很大一部分原因是由于劣质电池所造成的,那么我们就不得思考,既然不存在任何技术障碍,那么喊了多年的手机电池统一标准真的很难吗?不仅更环保,而且给使用者也能够带来极大的安全和方便,真正有实力的厂商是要保证其产品的市场竞争力,而不是手机电池暴利的延伸。

 

1、在使用锂电池中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态,此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎没有记忆效应。过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。

    2、电池剩余电量用完再充的原则是镍电池上的做法,目的是避免记忆效应发生,可是在买手机和笔记本电脑时也有这种说法。曾经有人因为笔记本电脑电池电量过低的警告出现后,仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的笔记本电脑在后来的充电及开机中均无反应,不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低,以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。

    锂离子电池不要充得太满也不要用到没电,电池没用完电就充电,不会对电池造成伤害,充电以2-3小时以内为宜,不一定非要充满。但应该每隔3-4个月左右,对锂电池进行1-2次完全的充满电(正常充电时间)和放完电。
    锂离子电池在20℃下可储存半年以上,这是由于它的自放电率很低,而且大部分容量可以恢复。

    总之锂电池充电时不得高于最大充电电压,放电时不得低于最小工作电压。无论任何时间锂离子电池都必须保持最小工作电压以上,低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏,并不一定可以还原。锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。不要经常深放电、深充电。不过,每经历约30个充电周期后,电量检测芯片会自动执行一次深放电、深充电,以准确评估电池的状态。避免高温,轻则缩短寿命,严重者可引发爆炸。如有条件可储存于冰箱。笔记本电脑如果正在使用交流电,请拔除锂离子电池条,以免受到电脑产热的影响。避免冻结,但多数锂离子电池电解质溶液的冰点在-40℃,不容易冻结。如果长期不用,请以40%~60%的充电量储存。电量过低时,可能因自放电导致过放。由于锂离子电池不使用时也会自然衰老,因此,购买时应根据实际需要量选购,不宜过多购入。

笔者希望通过以上介绍让大家对锂电池有一个正确的使用及保养。 
磷酸铁锂材料化学性质非常稳定,尤其高温稳定性非常好,即使在很高的温度下也不能分解放出氧,因此磷酸铁锂电池的安全性能非常好,不容易发生燃烧爆炸等危险.再配以合理的结构设计,其安全性进一步得到了提高,因此电池在撞击、针刺、短路等情况下均不发生燃烧和爆炸.图4为20 Ah的磷酸铁锂电池充满电后,以直径8 mm的钢钉迅速刺穿电池,同时记录电池的电压和温度变化。

    从图4中可以看出,在钢钉刺穿的初期,由于内部短路,造成电池电压迅速下降,并由一定量的热量放出,电池的温度有所上升.但是由于被刺穿后电池内部真空度显著下降,造成短路接触部分变形,出现接触不良,此时便没有再多热量放出,因此电压趋于稳定,电池的温度只有稍微上升。

磷酸铁锂电池的能量密度

    重量能量密度是电池性能的一个重要指标.图5为20 Ah的磷酸铁锂电池充满电后以0.3 c倍率放电到2.0 V,将放电曲线进行积分可以得到电池放出的能量.经过积分计算后,20 Ah的磷酸铁锂电池放出了70.7 Wh的能量,而电池的重量为580 g,因此可以计算出磷酸铁锂电池的重量能量密度为121.90 Wh/kg。

磷酸铁锂电池不同温度下的放电

    由于电动车在使用中存在较大的地域差异,因此在北方冬季存在气温较低的天气状况,而较低的温度必然对电池的性能产生一定的影响.因此,为了了解磷酸铁锂电池的低温放电性能,测试中将20 Ah的磷酸铁锂动力电池分别在-20℃,-10℃,0 ℃,25 ℃及55℃下存放20 h,然后在此低温环境中以0.3 c倍率放电(以常温0-3 c放电容量为100%),结果见图6。
    可以看出磁酸铁锂电池在一20℃下只能放出常温下约55%容量,因此有可能在使用中对电动车产生不利的影响.但是实际上很明显对于单只电池随着温度的降低放电容量下降较多,而对于电动车来说,通常为数百只电池组合在一起,当电池工作时将释放出一定的热量,此时电池的温度必然上升,因此对实际应用中的电池组而言,低温放电问题并不非常严重.在测试时,单只电池由于暴露的比表面积较大,因此在整个测试过程中的温度基本与环境相同,因此放电容量受到较大影响。
    在较高的温度下磷酸铁锂电池受影响较小,如在55℃时电池相对25 ℃时的放电容量只稍有增加。

    通过以上研究表明,磷酸铁锂电池具有长的循环寿命、高的安全眭和能量密度同时由于磷酸铁锂电池在整个生产过程中不使用含铅、镉、汞、六价铬等有毒重金属元素的物料,电池的包装材料中不含多溴联苯和多溴二苯醚,磷酸铁锂电池也更环保.因此,磷酸铁锂电池在电动车和大规模化学储能领域必将有更广阔的应用。

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