你知道电池为什么不能充满电吗？
来源：宝鄂实业
2019-05-05 12:03
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现如今，智能手机对我们来说早已不是单纯的移动电话，它们还扮演着数码相机、导航器、健身教练等多重角色。智能手机与我们亲密无间，如影随形。它们被我们装进贴身口袋、绑在手臂上、捧在手心里——我们想当然认为它们是安全的。但如果它隐藏着可能使我们置身有毒化学物质的危险呢？
为保证每年为消费者生产的20亿电池的使用安全，电池制造商采取了一系列防护和预防措施。商品化锂电池是安全的，尽管可能导致灾难性后果的热相关故障非常罕见，但的确存在——比如最近发生的三星Galaxy召回事件。
有毒排放物检测
我们新近发表于Nano Energy的一篇论文，介绍了将一系列商品化锂电池加热至燃点，针对其排放气体进行的全面分析。此研究共识别出100多种排放气体，其中多数对人体有害，且对环境有负面影响。
我们在特制的燃烧室对18650块锂电池进行了实验。实验中我们使用2-3厘米高的火焰，点燃了不锈钢室内的电池。不锈钢室所含栅格设计将热量均匀分散到电池各部分。在电池点燃瞬间，热源即被移除。
我们识别出一些气态化合物，并对其进行从1（危险级别最高）到5（危险级别最低）进行分类。我们确认了3种极度危险（1）气态化合物、9种高度危险（2）化合物，和1种中度危险（3）化合物，以及几十种危险程度较低（4-5级）的有毒化合物。
我们检测到的很多化合物对皮肤、眼睛和鼻腔具有强烈刺激性，且对环境有害。这类危险物质，如果在小空间、密封环境（如汽车车厢、飞机舱室）内泄露，可在短时间内造成严重危害。
我们还研究了电池充电程度对燃烧和有毒气体排放的影响。我们对充电程度分别为0%、50%、100%和150%（电池过度充电）的电池进行了测试，发现100%充电的电池毒性和燃烧危险是最大的。
爆炸检测
锂电池基本可分为两类：钴类和锰类。锂-钴电池能为设备提供最佳电池寿命；锂-锰电池的热稳定性更强、可提供大电流，但运行时间不如锂-钴电池。
因为大部分消费者都需求更长的电池寿命，因此生产商在操作安全性与高能量密度之间不得不做出一定妥协。于是，为了以尽可能安全的方式优化电池电量，这些金属元素常被混入其他镍化合物和磷酸铁。
我们对四种常见的含锰、钴、镍和磷酸铁混合搭配的电池类型进行了比较，发现使用磷酸铁的电池明显不如其他几种电池类型的燃烧反应剧烈，即爆炸危险性更低。
有关一氧化碳
我们的研究也涉及一种特别危险的气态物质—— 一氧化碳。一氧化碳是一种无色、无嗅、无味的有毒气体，如果人体长时间暴露于这种气体，其结果有可能是致命的。
我们对18650个锂电池和一种新型电池——袋装电池(pouch cell，由于其灵活轻便的设计深受消费者青睐)的一氧化碳浓度进行了对比研究。
研究发现，两种电池设计都会释放一氧化碳，但袋装电池产生的一氧化碳浓度水平可能导致严重疾病，甚至死亡。我们还发现，与我们检测的其他有毒排放物的情况不同，电池容量越高，一氧化碳浓度越是会急剧增加。
锂电池还将继续受到广泛使用，有毒气体排放的潜在风险不容忽视。我们的研究表明，有毒物质排放很大程度上取决于电池的材料、给定时间内电池所充电量和电池容量。
