鋰電池爆炸的分析與防范等常識(shí)
首先談?wù)勪囯姵氐钠鹪磁c發(fā)展
1976年3月,美國??松?a target="_blank">公司工程師惠廷厄姆制造出了首個(gè)鋰電池原型——他用鈦硫化物作為負(fù)極,鋰金屬作正極,依靠鋰離子在“正極—負(fù)極—正極”間的運(yùn)動(dòng)形成電流,完成充—放電過程。鋰電池在能量密度、自放電程度等各項(xiàng)指標(biāo)上,都大大優(yōu)于當(dāng)時(shí)其他的可充電電池,從而引發(fā)了科學(xué)界和企業(yè)界的研發(fā)熱潮。上世紀(jì)80年代,人們對(duì)鋰電池不斷進(jìn)行改進(jìn),如采用含鋰化合物作正極、碳素材料作負(fù)極,使它體積更小、能量密度更大、運(yùn)行更穩(wěn)定、價(jià)格更便宜,鋰電池于是逐漸成為可充電電池的主流,特別反映在便攜式電子裝置上,甚至已被用作電力汽車的動(dòng)力。
電池爆炸分析---電解液中埋下“飛彈”
據(jù)美國知名科普作家馬歇爾·布雷恩在鋰電池系列文章中的介紹,鋰電池爆炸絕大多數(shù)是由短路引起的,具體原因包括充電過壓/過電流、使用老化等。
鋰電池的制造過程中,因?yàn)橹圃旃に嚤旧淼募劼?,很容易在本?yīng)絕緣的兩極之間,留下金屬粉塵、銅箔、鋁箔碎片。這些角料在電池較熱(多見于長時(shí)間使用或充電時(shí))時(shí),就像沸水中的米粒一樣,在電解液中作隨機(jī)性熱運(yùn)動(dòng)。如果恰好有微?;蛩槠咏姵卣?fù)級(jí)中間的隔膜,就可能造成隔膜穿孔,進(jìn)而引發(fā)微短路。由于電池內(nèi)的有機(jī)電解液屬易燃物,微短路可能造成爆炸、燃燒等事故,一般有以下三種情況
1.產(chǎn)生火花點(diǎn)燃電解液,進(jìn)而殃及塑料機(jī)身和與之接觸的易燃物,造成火災(zāi);
2.引起電池內(nèi)溫度急驟上升,電池內(nèi)空間很狹小,可能因壓力增加而爆炸;
3.電池內(nèi)溫度上升較慢,電池外殼逐漸溶化,使有腐蝕性的電解液泄漏。
鋰電池的安全隱患目前無法杜絕,因?yàn)樵傧冗M(jìn)的制造工藝,都難免會(huì)在電解液中埋下“飛彈”。需要指出的是,正規(guī)部門對(duì)鋰電池的生產(chǎn)、銷售都有嚴(yán)格規(guī)范,質(zhì)量合格的鋰電池內(nèi),碎片的數(shù)量和大小都被控制在很小的范圍內(nèi),穿破隔膜的幾率極低;電池外殼也采用阻燃材料,不容易產(chǎn)生明火。
鋰電池的防爆措施
電池的安全隱患,電池制造商當(dāng)然心知肚明,那么他們采用了哪些防爆措施呢?以筆記本電腦鋰電池為例,其工作原理是:鋰電池在充電接近充滿、放電接近放干的時(shí)候,電壓會(huì)下降,控制電路檢測(cè)到這種情況后,通知保護(hù)電路切斷電源,以防止過充或過放,以免電池壽命縮短。
?????? 目前的筆記本鋰電池都具備較為完善的多級(jí)保護(hù)機(jī)制,即使在電源充電器、筆記本電腦出現(xiàn)異常的情況下,筆記本電池也能轉(zhuǎn)為自動(dòng)保護(hù)狀態(tài),一般不會(huì)發(fā)生爆炸。但一旦控制電路和保護(hù)電路的工作能力減弱時(shí),電池就瀕臨“危險(xiǎn)”了。手機(jī)等電子產(chǎn)品的鋰電池充放電保護(hù)機(jī)制,與此類似。
不需對(duì)它“敬而遠(yuǎn)之”
近年來鋰離子電子產(chǎn)品爆炸事件屢見報(bào)端,引起了很多消費(fèi)者的恐慌,一些人在為自己的手機(jī)、MP3充電時(shí)往往“敬而遠(yuǎn)之”;還有人因?yàn)楹ε拢纱嚅L期將筆記本電池棄之一旁,造成報(bào)廢。但從調(diào)查結(jié)果來看,大多數(shù)鋰電池爆炸事件都是因用戶不注意安全提示,如擅自改裝、使用不匹配的充電器、將電池置于極端環(huán)境下等造成的。
?????? 需要指出的是,鋰電池技術(shù)作為一種經(jīng)過30多年研究、已成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的成熟技術(shù),其安全性是有保證的。正規(guī)廠牌的鋰電池在出廠時(shí)都會(huì)經(jīng)過無數(shù)道測(cè)試程序,售出后還有信息反饋機(jī)制,以便對(duì)問題產(chǎn)品及時(shí)召回。
美國交通安全管理局(TSA)給出以下安全使用鋰電池的建議:
1.使用原裝充電器:充電時(shí)間是鋰電池爆炸事件的高發(fā)期。原裝充電器比兼容充電器更能保證電池安全。
2.使用可靠的電池:盡量購買原裝電池或市面知名品牌電池,不要為省錢而購買“二手貨”或“水貨”,這類電池可能經(jīng)過維修,不如原裝電池或大廠品牌電池可靠.
3.不要將電池置于極端環(huán)境:高溫、碰撞等都是電池爆炸的重要誘因,盡量讓電池處在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境中,遠(yuǎn)離高溫的地方。
4.別嘗試改裝:不少年輕人喜歡給自己的手機(jī)“美容”,更有人“膽大心細(xì)”地把手機(jī)自行改造。但不當(dāng)改裝卻極易釀成事故。手機(jī)是一種精密的通訊設(shè)備,在設(shè)計(jì)時(shí),廠商會(huì)對(duì)其安全性進(jìn)行嚴(yán)格的考證。改裝后,電池可能處在之前未被考慮到的環(huán)境,增加了安全隱患。