老化測(cè)試是將充電后的LIB放入托盤,放置一段時(shí)間。進(jìn)行測(cè)試的LIB的數(shù)量通常都保持在幾萬塊。因此,開發(fā)部門從杜絕隱患的角度出發(fā),認(rèn)為應(yīng)當(dāng)使托盤具

老化測(cè)試是將充電后的LIB放入托盤,放置一段時(shí)間。進(jìn)行測(cè)試的LIB的數(shù)量通常都保持在幾萬塊。因此,開發(fā)部門從杜絕隱患的角度出發(fā),認(rèn)為應(yīng)當(dāng)使托盤具備阻燃性。然而,阻燃的重要性并沒有準(zhǔn)確傳達(dá)到制造現(xiàn)場(chǎng)。開發(fā)部門并不知道,托盤最終沒有采用高阻燃性材料,而是采用了分子量并不算大的聚丙烯。工廠方面是為了降低成本。

通過重現(xiàn)試驗(yàn)得出了最終結(jié)論:電池起火的可能性極低,發(fā)生火災(zāi)是因?yàn)槠渌撤N原因引燃的火種點(diǎn)燃了易燃的托盤。我們對(duì)托盤進(jìn)行的燃燒試驗(yàn)顯示,發(fā)現(xiàn)托盤的確很容易起火。而且聚丙烯的熔點(diǎn)較低,一旦引燃就會(huì)融化,啪嗒啪嗒滴落下來,就像蠟油從點(diǎn)燃的蠟燭上滴落一樣。起火位置已經(jīng)確定是架子的最頂端。因?yàn)橥斜P的上述性質(zhì),融化的聚丙烯會(huì)連續(xù)不斷地滴到下面的架子上。此時(shí),向燃燒的托盤噴水,就會(huì)造成起火的聚丙烯液滴飛濺,無法滅火。倘若托盤具備阻燃性,火勢(shì)絕對(duì)不會(huì)這樣蔓延。

安全管理有一條基本原則“海因里希法則”。這是曾在美國的保險(xiǎn)公司擔(dān)任技師的海因里希通過調(diào)查、分析5000多起工業(yè)事故發(fā)現(xiàn)的法則。在1起重大事故的背后,必有29起中等事故。而在29起中等事故的背后,還有看似不值得一提的300起小事故。他的這個(gè)發(fā)現(xiàn)也被稱作“1:29:300法則”。在這次火災(zāi)之前,應(yīng)該發(fā)生過多起小事故,但沒有引起重視。開高健的小說《最后的晚餐》里有這樣一句話,“火災(zāi)的火焰必定比引起火災(zāi)的香煙火苗旺盛”。結(jié)果的確如此。

5個(gè)月的討論得出結(jié)論

之后,與消防廳的探討還在繼續(xù)?;馂?zāi)發(fā)生3個(gè)月后的1996年2月9日,我們來到東京消防廳預(yù)防部,在一張靠窗的桌子旁邊,與危險(xiǎn)品課和查察課的工作人員就事故原因展開了討論。屋子里的辦公桌密密麻麻,桌上和書柜里堆滿了文件。筆者雖然心里嘀咕“這么多文件,萬一著火了怎么辦”,但臉上不能露出一絲痕跡。窗外能看到皇居的大手濠,恬靜的景色一覽無遺。而在我們的腦子里,卻滿是對(duì)當(dāng)天的討論結(jié)果的擔(dān)憂與彷徨。

我們細(xì)致、耐心地向東京消防廳解釋了LIB的原理和結(jié)構(gòu)、多重安全機(jī)構(gòu),以及我們通過再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)想的火災(zāi)原因。探討的結(jié)果是:LIB的操作規(guī)定無需改變,可以維持原樣。那一剎那,從未有過的輕松涌上心頭。那之后的1996年4月4日,我們帶著東京消防廳的意見,與郡山消防署進(jìn)行了長達(dá)4個(gè)小時(shí)的會(huì)議,最終得到了LIB不屬于危險(xiǎn)品的結(jié)論。

就這樣,火災(zāi)事故的認(rèn)定告一段落。接下來必須要制定對(duì)策,杜絕此類問題的復(fù)發(fā)。這次火災(zāi)發(fā)生在索尼自己的工廠,我們自認(rèn)倒霉,但同樣的事故決不能在個(gè)人電腦、手機(jī)企業(yè)的工廠以及末端用戶那里發(fā)生。

防止過充電和過放電

下面就來介紹在那次事故之后,我們?cè)贚IB上采用的安全技術(shù)。LIB使用有機(jī)溶劑作為電解液,負(fù)極配備鋰和碳的化合物,完全就是可燃物的集合體。而且,巨大的能量被封閉在狹小的空間中。電池在使用時(shí),能量是一點(diǎn)點(diǎn)釋放的,倘若一下子全部放出來,就會(huì)引發(fā)事故。因此,為了防止這種情況發(fā)生,LIB必須采取多重安全對(duì)策。對(duì)策的原則是防止過充電和過放電。

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圖3:圓筒型LIB

圓筒型的結(jié)構(gòu)是片狀的正極與隔膜、負(fù)極重疊并卷成筒狀,整體浸泡在電解液中。 

第一項(xiàng)對(duì)策是機(jī)械連接(mechanical link,也叫電流斷流裝置)(圖3)。這是當(dāng)電池內(nèi)壓因異常而升高時(shí),通過切斷正極引線使電流斷開的器件。正極引線焊接在凸出的引線斷路器的頂部(圖4)。

斷流操作借助在正極活性物質(zhì)LiCoO2中加入少量碳酸鋰(Li2CO3)的方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電池過充電、電壓達(dá)到約4.3V后,碳酸鋰將分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。氣體壓力使電池內(nèi)壓升高后,引線斷路器被向上推起,從而切斷焊接著的引線。

要想使正極活性物質(zhì)含有少量碳酸鋰,只需要在生成LiCoO2時(shí)略作調(diào)整即可。LiCoO2通過Co3O4和碳酸鋰混合煅燒的方式合成。合成時(shí),碳酸鋰的用量要大于需要量。這樣一來,多余少量碳酸鋰將不發(fā)生反應(yīng),殘留在正極內(nèi)。

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圖4:電流斷流裝置

當(dāng)內(nèi)部短路導(dǎo)致溫度和內(nèi)壓升高后,引線斷路器被向上推起,切斷焊接上去的正極引線。 

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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