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电池知识

引起锂离子电池爆炸的常见原因是什么?如何防止电池爆炸?

来源:宝鄂实业    2019-06-22 22:37    点击量:

不知道你们有没有同感?最近坐在办公室里,一听到身边响起三星专属短信铃声心里就会“咯噔”一下。

30多起“炸机”事件后,Note 7几乎成了“过街老鼠”,中美日各大航空公司纷纷以电池存在安全隐患为由封杀Note 7。尽管在几次三番的表态中,三星与其电池供应商SDI在电池是否是爆炸元凶的问题上说法不一,前后矛盾,但手机电池安全还是毫无意外地被推上了风口浪尖。

目前电池安全做到什么地步了?如何正确使用电池?了解这些问题,或许你就会对“炸机”有全新的认识。

手机电池为什么会爆炸?

我们现在使用的手机电池大多是锂离子电池,引起锂离子电池爆炸的常见原因有两个:过热和机械损坏。

过热是锂离子电池发生爆炸最常见的原因。这通常是指外部因素引起热失控,也就是电池某一部分温度升高,进而导致其他部分温度升高,这样,电池发热部分越来越多,形成恶性循环,电池内电解质开始膨胀,蒸汽出现,最终导致电池因内压过大而爆炸。

机械损坏是另一个原因,简单来说就是挤压引起短路。锂离子电池有轻巧耐用的特点,从当年笨重的“大哥大”到今天轻薄时髦的智能机,电池的改良起到了重要作用。但也正是因为今天我们对于轻便越来越执着的追求,锂离子电池在设计上,其外壳和正负级之间的隔膜越来越薄,这就为电池安全埋下了隐患。因为一旦隔膜损坏,就可能引起短路,导致电芯内部产热。

那么Note 7爆炸属于哪种原因呢?不久前,三星曾表示“生产过程中一个罕见的错误导致电池正负极相触,造成电池过热”,这似乎是在描述内部短路,但目前三星没有对此给出更多细节。

有外媒依据网传的爆炸图片及当事人描述猜测,Note 7爆炸正是由机械损坏导致的短路引起。因为在多起爆炸事件中,当事人并没有在给手机充电,没有提到手机在爆炸前出现膨胀的情况,并且从爆炸后的图片来看,如果是过热导致的爆炸,手机烧毁面积应该更大。

最近有SDI(Note 7电池供应商)的内部人士也表示,爆炸是由于电池R角位出现了正负极短路的问题。

现在有哪些靠谱的技术可以防止电池爆炸?

需要说明的是,无论是哪种原因引起的失控,不同电池电芯的表现形式不同,有的会起火,但并不一定会爆炸。

在工业上,针对不同的安全问题,锂离子电池会采用不同的安全技术,例如热熔断器、热敏电阻可以用来防止短路引起的过热。

而在防止电池爆炸方面,最传统的解决方案是增加安全阀。当电池内压过大时,气体可以通过安全阀逃逸出去,从而阻止爆炸发生。

类似的办法是把电池外壳做薄,这可能听起来有点不可思议,电池外壳越薄,不就越容易开裂?但事实上,正是因为轻薄的电池外壳能够承受的压力更小,所以可以在电池发生热失控,但压力还没有达到特别危险的程度时及时裂开,相当于形成了一个安全阀。

另外还有使用抗燃型电解质。锂离子电池采用的电解质一般都具有低沸点、低燃点的特点,一旦电池受到损坏,电解质暴露在空气中,很可能就会带来爆炸的危险。虽然说,研制出既具电池电解质理想属性、又不会在遇热或明火时燃烧的电解质几乎是白日做梦,但是增加电解质的抗燃性还是有可能的。

什么样的手机电池比较安全?

前不久,著名拆机网站iFixit爆料,在中国以外市场发售的 Note 7使用的都是锂离子电池,而不是更为稳妥安全的聚合物锂离子电池。那么,这里所说的聚合物锂离子电池到底是什么?它比其他电池更加安全吗?

首先了解一下电池的分类。手机电池曾经历过镍铬电池和镍氢电池时代,而正如上文所说,由于在性能上与前两者相比有明显优势,锂离子电池已成为主流的手机电池。但是现在,锂离子电池也衍生出了许多子类。

根据锂离子电池所用的电解材料,锂离子电池可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池(简称聚锂电池)。两者的区别就在于,液态锂离子电池使用的是液体电解质,聚合物锂离子电池则以“干态”或“胶态”的固体聚合物电解质来代替。此外,锂离子电池的生产成本要低一些。与普通液态锂离子电池相比,聚锂电池不仅容量更高、寿命更长、设计更加灵活,而且由于不存在漏液问题,安全性也更高。虽然根据三星此前的表态,设计缺陷才是Note 7爆炸的直接原因,但是随着Note 7电池容量增加以及快充技术的升级,使用液态锂离子电池的风险也随之增加。与之相比,目前、华为、HTC等品牌手机均采用了聚锂电池,其中,苹果从第一代iPhone开始就采用了聚锂电池。iFixit提供的第一代iPhone电池图片

对此,曾有好事的网友在三星官网的Live Chat上询问过技术专家,对方的回应是:三星采用传统锂离子电池而非聚锂电池,是因为聚锂电池有高电阻的问题,而且与其他更加成熟的电池技术相比,聚锂电池充电时间较长,最大放点速率较低。

如何能避免电池爆炸?

但即使是相对安全的聚锂电池,也依然有可能因为温度过高、短路、过度充电、遭遇重击或电池损坏等发生爆炸。理论上,没有一款电池可以做到绝对安全,安全只能是相对于不同的标准而言。不同的电池安全标准

所以,在平时使用中,我们还是要避免极端情况,以下是部分锂离子电池安全使用指南:

使用手机生产商提供的原配电池,不要因贪图便宜而使用不知名的厂商生产的电池(虽然Note 7事件让这一条显得十分尴尬,但购买来路不明的电池只会增加风险);

不要在温度过高或过低(低于零度)的环境中充电,温度过高容易引起电池过热,而温度过低时,金属锂会在负极表面析出形成锂结晶,锂结晶沉积会刺穿隔膜造成电池内短路(但现在有些电池已经加入了低温环境中阻止充电的技术);

如果你需要在充电时使用某些容易使手机发热的功能,或彻夜充电,那么最好摘掉手机套,以保证电池正常散热;

保持手机有一半以上的电量对延长电池寿命很有帮助,因为锂离子电池在低电压下容易受损;

注意充电环境,尽量不要在易燃物附近、车内或安全通道内充电;

    锂离子电池的最佳保养方式是轻度使用、快放快充,这与机械设备使用方法类似,用的频率越大、次数越多,电池的损耗就会越快。锂电池深度放电的程度越小,使用的时间越长,如果有可能的话,尽量避免经常的完全充放电。

 

 

  就用户来说,你的电池使用了10%、20%就进行充电是最好的,剩余电量在50%的时候充电也可以,但是尽量避免手机提示电量不足时开始充电,无论什么情况都不要把电池的电量用完。如果出门在外,尽量使用更大容量的电池或者移动电源。

  此外他们还指出,使用环境的温度对电池寿命也有影响,过高(30℃)或过低的温度都会对电池寿命形成损耗。比如经常连接适配器电源使用的笔记本电脑,最好把电池拆下来,实际上这并不是充电会对电池形成损害,因为电池满电之后就不再充电,但是笔记本电脑在使用时不注意底部的通风情况会让温度过热,这才是影响电池寿命的真凶。当然,如果有一个比较好的使用环境或者散热底座,电池可以在停电的时候避免未保存的资料丢失。

电池怕热 要避高温

有些朋友认为将电池弃在一边尽量不用,或是接上电源不予拔出,这样便可直接降低充放电次数,实现电池的“延年益寿”。其实不然,在相关专业测试中我们可以发现,电池自身的容量会因自身及周围的温度过高而偷偷地“溜掉”。

测试显示,充电100%状态下的电池温度可达60℃,长期维持此状态下3个月后电池容量就下降40%。无疑,过高温度加快了电池容量的下降,因此我们在室温条件下待电池充电完成时,应尽快拔去外接电源以降低电池自身温度,避免电池容量的过快流失。

防高压 电池也怕雷电

在笔记本电池的使用过程中稳定的电压也尤为重要。用户应尽量避免将笔记本的电源适配器和大功率电器(比如说空调、冰箱、洗衣机)接到同一个电源插座上。原因很简单,大功率电器开启或关闭时都会形成瞬间高压并导致电池受损,因此在雷雨天气也应尽量避免给电池充电。有条件的朋友可以选配UPS设备(不间断电源,能提供持续、稳定、不间断电源),使用户能有充裕的时间应付突然状况。

电量莫用尽 及时充电很重要

由于锂离子电池的记忆效果小得可以忽略不计,所以半途充电对其损伤并不是很大。相比之下,BIOS放电及外接小灯泡等进行过度放电(完全放电)的方法,经检测危害性更大。一般情况下,对于锂离子及锂聚合物电池朋友们大不必等到0%时再去充电。

调暗你的显示器可省电

目前市场上主要运用的是LED及LCD液晶显示器,由于LED自身低功耗的特性,相信在接下来不久便会成为主流笔记本产品的显示器选材。但纵使是LED液晶显示器,其功耗还是存在的,因此适当调暗显示器在续航上以及对眼睛的保护作用来看,都是相当有帮助的。

最后,不要花样作死!你可能经常在网上看到虐机视频:用刀扎、用锤子砸、用微波炉烤……不用浪费时间去模仿了,结局很可能只有一个——爆炸。