鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1096次 | 2018年12月16日
鋰電池為什么會(huì)變身“定時(shí)炸彈“
如今,電池已經(jīng)成為生活必需品了,但大家知道嗎?電池其實(shí)是很危險(xiǎn)的物品。
近些年來(lái),由鋰電池引發(fā)的爆炸事故頻頻發(fā)生。生活在現(xiàn)代,但凡目力所及,總能看到些藏著電池的物件:低頭刷著的手機(jī)、不停敲擊的筆記本電腦、路邊停泊的汽車(chē)……都由鋰離子電池暗中供能。而對(duì)鋰離子電池安全隱患問(wèn)題的討論,一直以來(lái)不絕于耳,畢竟這些電池生來(lái)就是“爆”脾氣。
為什么鋰電池會(huì)變身“定時(shí)炸彈”?
商用的鋰離子電池主要由四部分組成,分別是正極、負(fù)極、隔膜和電解液。
充電時(shí),鋰離子從正極中出來(lái),經(jīng)過(guò)電解液,穿過(guò)隔膜到達(dá)負(fù)極,放電時(shí)則相反。于是,隨著電池的使用,鋰離子如同一輛公交車(chē),攜帶著作為乘客的電荷們,不斷地在兩極間往返,完成充放電的功能。而隔膜的作用就是阻隔正負(fù)極,防止短路的發(fā)生。
這種四位一體的設(shè)計(jì),給鋰離子電池帶來(lái)了巨大的成功,但卻也在多個(gè)方面埋下了隱患。
首先,電池內(nèi)部的電解液含有大量有機(jī)物,比如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯。這些家伙一個(gè)個(gè)都自帶燃爆屬性,臉上寫(xiě)著“遠(yuǎn)離火源”四個(gè)大字。
此外,一塊電池的正負(fù)極一旦短路,就會(huì)大量發(fā)熱,甚至產(chǎn)生火花。不少人小時(shí)候可能做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn):拿鐵絲把一節(jié)電池的正負(fù)極連起來(lái),鐵絲會(huì)變燙,甚至可以拿來(lái)切泡沫,就是這么個(gè)原理。
既然短路這么危險(xiǎn),人們自然就想到要用個(gè)東西把正負(fù)極隔起來(lái),于是就引入了隔膜。
然而,現(xiàn)代電池追求小體積,為了保證能量供給,正負(fù)極和電解液都不能少,那么就只有去壓榨“不那么重要”的隔膜體積了。于是,電池隔膜被“削減”地越來(lái)越薄,主流的鋰離子電池隔膜厚度僅有20微米左右。也就是說(shuō),兩片隔膜疊起來(lái)的厚度,剛好接近一根頭發(fā)的直徑。
這層薄膜一旦破損,問(wèn)題就會(huì)很?chē)?yán)重。2016年,三星Note7電池火災(zāi)就是因?yàn)楦裟ぬ?,容易被一些焊接毛刺壞,從而?dǎo)致電池短路引發(fā)爆炸。聽(tīng)起來(lái),這些電池算是受了“工傷”了。
即便沒(méi)有這些焊接毛造成的“工傷”,電池本身也暗藏著刺穿隔膜的隱患,這類(lèi)現(xiàn)象叫做“枝晶”。
枝晶這個(gè)問(wèn)題,算是一種寫(xiě)在鋰電池“基因”里的病。因?yàn)閯?dòng)力學(xué)等因素,鋰電池在使用過(guò)程中,電極的表面會(huì)形成一些“小毛刺”,這些小毛刺就叫做”枝晶“。而且枝晶會(huì)越長(zhǎng)越大,最終就會(huì)穿透隔膜,造成短路。
枝晶這種只有幾微米的小家伙,曾經(jīng)搞垮了一家電池領(lǐng)域的大公司。
1970年代后期,有一種使用金屬鋰作為電極的電池,可以在相同重量下,儲(chǔ)存比其他電池更多的電能,因而備受青睞。當(dāng)時(shí)“大哥大”手機(jī)就是使用這種電池。持有這種技術(shù)的是一家名叫MoliEnergy的加拿大公司。然而,這種電池問(wèn)世不到半年,因枝晶問(wèn)題發(fā)生了多起爆炸事故,被全球召回。盛極一時(shí)的Moli公司,從此一蹶不振,最終以被一家日本公司收購(gòu),草草離場(chǎng)。
超薄的隔膜、可燃的電解液、暗流涌動(dòng)的枝晶——整個(gè)電池就像是把“火藥桶”和“打火機(jī)”關(guān)在一個(gè)小屋子里,然后用一層“保鮮膜”隔開(kāi),想想都很驚心動(dòng)魄。
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