鋰電池緣何成為「炸彈」？

前段時間，三星公司的旗艦智能手機 GalaxyNote 7 一直牢牢佔據著新聞頭條，這倒不是因為它的性能或是設計有多麼出眾（當然 Note7 的性能和設計的確很好），而是因為其在上市後的短時間內，即被發現內置電池存在重大安全隱患，手機無故發生爆炸的幾率更是遠遠超出正常範圍。事件一出，三星公司瞬間遭受巨大打擊，損失無數金錢，而電子產品消費者乃至於各界人士也開始 " 談虎色變 "，這從最近部分航空公司將三星手機定義為民航危險品的 " 無厘頭 " 行為之中可見一斑。

不過話說回來，在日常生活中，電子產品爆炸絕非罕見，那麼這些原本應該服務消費者的設備突然搖身一變成為 " 炸彈 "，又是怎麼回事呢？我們不妨來看一看這篇文章從化學角度給出的解讀。

都是鋰電池，但為何有著千差萬別？

在如今，絕大多數電子產品已經邁入了 " 鋰電池時代 "，作為一種已經有著較多應用經驗的電池，鋰電池具有壽命長、容量大、造價不高等特點，因此它受到廣泛歡迎完全是在情理之中。不過，雖然很多種電池都可以被稱為 " 鋰電池 "，但是你是否知道，鋰電池和鋰電池之間，也有著很大差異呢？實際上，鋰電池可以大體分為兩類——即傳統鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，它們在諸多性質上都有著不同之處：

傳統鋰離子電池：此類電池的典型代表，即是在各種 " 充電寶（移動電源）" 之中頻繁出鏡的 18650 鋰電池，該電池以其外觀特徵（直徑 18mm，高 65mm，呈圓柱形）而得名，因成本低廉、經久耐用而成為了當今鋰電池市場的 " 戰鬥機 "。傳統鋰離子電池與其他傳統電池類似，均含有負責轉移電子（因為電池充放電本質上即為電子定向移動的過程）的電解液，所以需要一定的包裝體積（這有時會令它並不便攜），以及負責保護電解液的硬質外殼。

鋰離子聚合物電池：在目前，所有的手機、平板電腦等便攜電子產品，以及絕大多數筆記本電腦所採用的電池均為此類。鋰離子聚合物電池由於利用聚合物串聯電池結構，使其僅需要少量液體電解質，因此該類電池並不需要硬質外殼做保護，形狀沒有限制，其包裝體積也可大大減少。基於這些特點，鋰離子聚合物電池在一些追求輕便、對設備厚度有要求的電子產品之中大量裝備，並大有取代傳統鋰離子電池的趨勢。

鋰電池緣何成為 " 炸彈 "？

在文章開頭所述的三星 Galaxy Note 7 爆炸事件中，三星公司於隨後證實，手機爆炸燃燒與其鋰電池的設計缺陷密切相關。而在近些年出現的電子產品爆炸事件（例如索尼筆記本電腦於 2006 年出現爆炸事件，最後導致索尼公司進行了問題產品的全球召回）之中，無一例外均是鋰電池發生了爆炸。從化學的角度來看，引發鋰電池爆炸的原因有很多，其中相當一部分原因和廠商的設計缺陷有很大關係。

眾所周知，電池爆炸的一個重要誘因即是電池短路（即電池所在的電路中沒有用電器，以至短時間內通過電池內部的電流過大的現象），而無論是電池短路還是過度充電（鋰電池爆炸的另一個重要誘因，即電池充電電壓高於其設定的上限），都會導致鋰電池內部在短時間內積聚大量的熱量和氣體（鋰電池工作時會生成氣體），這樣一來，為了釋放壓力，鋰電池要麼會激發內部的壓力釋放裝置，要麼會直接使其外殼裂開，而這兩種情況均會導致電池內部材料直接接觸空氣，從而發生燃燒。

一般而言，鋰電池爆炸燃燒很少會因為外部電路故障，這也就意味著絕大多數的鋰電池爆炸燃燒事件，均源於電池內部的設計缺陷。例如在前面所述的索尼筆記本電池爆炸事件中，問題電池的電解液部分即被檢出了金屬雜質，該事故也正是因金屬雜質造成了意料之外的導電，形成了內部短路而誘發爆炸的。無獨有偶，波音 787 飛機鋰電池起火事件，也和飛機電池在特殊環境下，電解液的性能大幅下降，從而誘發內部短路有關。

當然，這兩起鋰電池爆炸燃燒事件之中，所涉及的均為傳統的鋰離子電池，而本次三星 Galaxy Note 7 爆炸事件中的 " 主角 " 則是鋰離子聚合物電池，那麼鋰離子聚合物電池在此類事件之中，又有什麼特殊之處呢？其實一般而言，鋰離子聚合物電池由於並不具備硬質外殼，劇烈爆炸燃燒的可能性已經大大降低，此類電池在出現爆炸事故時，會因外殼的抗衝擊能力差而提前爆開，從而通常表現為爆炸後緩慢燃燒。不過，鋰離子聚合物電池在形狀上的高度可變性，既能夠給設備生產廠商以更多的自由設計空間，也往往需要對電池組部分進行額外的設計。這樣一來，便難免出現電池組設計不過關，進而引發事故的情況。在本次三星 Galaxy Note 7 爆炸事件之中，目前已經初步確定的是，生產工藝存在重大缺陷的電池組很可能便是爆炸的元兇。

如何避免爆炸事件重演？

雖然三星公司已經展開了針對載有問題電池的產品的召回行動，但事件所造成的惡劣影響，包括對品牌形象、價值、公司聲譽的破壞，勢必已經無法挽回，該事件也可以被列入鋰電池發展歷史上的大型安全事故之一。既然如此，那麼我們究竟要從哪方面加以改善，才能避免事故的重演呢？

在鋰離子聚合物電池得到了大面積推廣的今天，各大鋰電池廠商所要做的最重要的一件事，無疑是加強對電池安全的把控。這既需要進行嚴格的產品出廠檢測、新產品測試和良品率控制，也離不開對電池設計工作的重視和投入。畢竟從理論上來講，一塊設計、生產完全合格的電池，長期使用後出現事故的概率極低，即使出現事故也並不會損毀廠商的信譽，但倘若電池在這些環節出現了重大問題，那廠商可就要付出慘痛的代價了。

而對於消費者們來說，選擇靠譜的鋰電池，和在適當的環境下正確地使用鋰電池，都是防止事故的關鍵。一些消費者貪圖一時便宜，選擇各種不正規電池的行為，其實已經為日後的使用埋下了隱患；同樣的是，即使是一塊完全合格的鋰電池，消費者如果沒有在適當的環境下使用（如在極端天氣、水中、高溫環境下使用電池），或是用不恰當的方法來對待電池（例如摔砸、劃開鋰電池），都可能導致事故的發生。

（感謝南京大學應用化學學士孫旭東對本文的幫助）

TAG:百度知道日報 |

※鋰電池成木炭，是火燒的嗎？
※為什麼手機電池 會爆炸？
※重磅！氫燃料電池產業迎來破冰，氫燃料電池將成為下一個風口！
※電子產品爆炸了：為什麼又是鋰電池？
※氫燃料電池是個陰謀？純電電池將怎樣應對
※三星手機又炸了？問題可能還在於電池！
※電動車電池充不進電是什麼原因？
※為什麼鋰電池會爆炸 如何保護自己？
※電池生鏽填鐵塊 山寨充電寶變「炸彈」
※手機沒「炸」多虧他，半路出家搞物理玩電池，一躍成為鋰電之父
※鋰電池要被淘汰了！鉀離子電池於深圳研製成功
※用口水發電的電池，把「呸」轉化成能源
※電動汽車電池怎麼「退役」？
※手機頻頻爆炸，難不成過度充電會導致手機電池爆炸？
※分子滅火器能防止電池爆炸
※鋰離子電池勁敵現身？更便宜的鋅空電池可充電了
※電動車電池會進水嗎？如何解決
※先是三星、現在蘋果手機也火了，原因是電池爆炸！
※蓄電池虧電，該怎麼找故障點？這篇案例先教你熱熱身！