8月末、9月初,三星Note7爆炸新聞偶見(jiàn),同期歐洲開(kāi)始對(duì)這款手機(jī)進(jìn)行召回;9月15日,美國(guó)地區(qū)的該款手機(jī)也在召回中,國(guó)外媒體報(bào)道,美國(guó)收到26宗燒傷和55宗財(cái)產(chǎn)損失的報(bào)告;中秋節(jié)前,三星開(kāi)始對(duì)首批國(guó)內(nèi)體驗(yàn)機(jī)進(jìn)行召回(非正式零售版,共計(jì)1858臺(tái))。
節(jié)后第一天 首臺(tái)國(guó)行Note7爆炸。昨晚,又一位用戶稱自己的國(guó)行版Note7爆炸。
現(xiàn)在常見(jiàn)的手機(jī)電池現(xiàn)在常見(jiàn)的手機(jī)電池
這段話摘自十天前我們的一篇報(bào)道,在過(guò)去的這一周多時(shí)間里,另有3臺(tái)不在召回范圍內(nèi)的所謂“安全”國(guó)行Note 7發(fā)生了爆炸,人們戲稱為“二炸、三炸、以及四炸”。面對(duì)事故,三星堅(jiān)稱“爆炸是外部加熱所致”。在真相水落石出之前,針對(duì)公眾比較關(guān)心的幾個(gè)問(wèn)題,比如電池為何會(huì)爆炸?又應(yīng)該如何預(yù)防或減少電池爆炸帶來(lái)的傷害?為此我們請(qǐng)來(lái)了中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院安全室副主任何鵬林做了專業(yè)解讀。
手機(jī)電池命名的門(mén)道和基本構(gòu)造原理
鋰離子電池、聚合物鋰電池、軟包電池,隨著手機(jī)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,以往這些冷僻字眼,更多的出現(xiàn)在選購(gòu)過(guò)程中。在復(fù)雜的命名歸類機(jī)制下,其實(shí)電池種類并不復(fù)雜。
專家稱,“一般電池的構(gòu)造包含:正極、負(fù)極,中間傳遞帶電粒子的電解質(zhì),以及防止正負(fù)極接觸后短路的隔膜。如果正負(fù)極之間移動(dòng)的粒子是鋰離子,那么就可以稱為鋰離子電池?!?/p>
“對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō),如果正負(fù)極之間的電解質(zhì)是液態(tài)的,就為液態(tài)鋰離子電池,目前大部分鋰離子電池都屬于這種類型;如果將鋰離子電池中的電解液更換為凝膠狀態(tài)的高分子聚合物,就可以稱為鋰聚合物電池,這種電池仍屬于鋰離子電池范疇?!?/p>
所謂“軟包電池”只是把電池按封裝外殼的物理形態(tài)來(lái)區(qū)分的一種說(shuō)法。早年間手機(jī)可更換電池的時(shí)候,多采用金屬鋁做外殼,就是硬殼電池;但如今電池藏在手機(jī)內(nèi)不需要更換,就選用了軟性的鋁塑膜作為包裝外殼,也就是所謂的“軟包電池”。
鋰離子電池為何容易起火爆炸?
相比較于傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池,無(wú)記憶效應(yīng)、能量密度高、綠色環(huán)保的優(yōu)越的性能使得鋰離子電池自上世紀(jì)90年代誕生以來(lái),便得到了廣泛的應(yīng)用。然而,由于采用了極具氧化還原特性的材料體系,使得鋰離子電池更容易發(fā)生起火或者爆炸。
專家解釋,引發(fā)電池起火或者爆炸的因素可以歸結(jié)為內(nèi)部因素和外部因素兩種。
所謂內(nèi)部因素是指在電池設(shè)計(jì)制造過(guò)程中引入的金屬雜質(zhì)、極片毛刺等刺穿隔膜導(dǎo)致內(nèi)部電極短路等,從而引發(fā)電池內(nèi)部存儲(chǔ)的能量迅速釋放,產(chǎn)生高溫,而高溫又引起電池內(nèi)部材料發(fā)生急劇甚至是瞬間的氧化還原反應(yīng),也就是起火或者爆炸。
而所謂的外部因素是指由于外界應(yīng)力,比如過(guò)充、短路、擠壓、針刺、高溫等引發(fā)的內(nèi)部材料的急劇反應(yīng)導(dǎo)致起火或者爆炸。例如,手機(jī)電池一般都設(shè)計(jì)有保護(hù)電路以防止過(guò)充、短路,但是在保護(hù)電路發(fā)生失效的情況下長(zhǎng)時(shí)間充電就會(huì)造成過(guò)充,從而引發(fā)安全事故。
在某種意義上,電池的容量越大,風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高。
電池是性能和安全的矛盾統(tǒng)一體
對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電池來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)單理解,“電極材料含量越多,容量越大”。并且,“正負(fù)極間的隔膜材料變薄,有利于提高容量、提升充放電速率”。所以當(dāng)你拿到一部高容量快充的手機(jī)時(shí),它的隔膜可能會(huì)更薄一些。
按照專家的說(shuō)法:手機(jī)越輕薄,用來(lái)安裝電池的空間就越小。而用戶卻希望待機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)越好,也就希望電池容量越大越好。利用有限的空間去設(shè)計(jì)盡量大容量的電池,也就意味著需要盡可能提高電池的能密度。減少電池里面的隔膜厚度,可以節(jié)省出空間來(lái)容納更多的正負(fù)極材料,從而提高電池容量。而隔膜變薄,卻更容易引發(fā)由金屬雜質(zhì)、極片毛刺引發(fā)的內(nèi)部短路。在受到高溫、過(guò)充等外在因素影響時(shí)也更容易熔化引發(fā)短路,從而導(dǎo)致起火或者爆炸。
曾有報(bào)道稱,本次三星Note7使用的SDI電池事故就與使用了超薄的隔膜有關(guān)。雖然這點(diǎn)尚未得到證實(shí),但是從理論上來(lái)說(shuō)還是有一定的合理性。
總體來(lái)說(shuō),電池的性能和安全二者在某種意義上是相互制約的。一味追求性能的提高,可能會(huì)降低其安全性。反之亦然。
高溫和低溫,都可能會(huì)讓手機(jī)變成炸彈
手機(jī)爆炸的原因多種多樣,比如手機(jī)部件斷裂或者內(nèi)部零件直接刺穿電池正負(fù)極(這種情況可見(jiàn)被坐彎、斷裂的手機(jī))。
這些事從感官上我們就能區(qū)分或驚醒,但有些致命問(wèn)題卻常常被忽略——高溫以及低溫。