從爆炸事件來(lái)解讀“鋰電池是如何工作的”——材料人Chilly(共7頁(yè))

1、從爆炸事件來(lái)探究(tnji) “鋰電池是如何(rh)工作的”（轉(zhuǎn)載(zhunzi)請(qǐng)注明來(lái)自材料人網(wǎng) HYPERLINK /thread-20576-1-1.html /thread-20576-1-1.html）現(xiàn)在鋰離子電池很受歡迎。你能在掌上電腦、移動(dòng)計(jì)算產(chǎn)品、手機(jī)和蘋(píng)果播放器上發(fā)現(xiàn)它們。鋰離子電池如此常見(jiàn)是因?yàn)?，在同等條件下，它們是電量最高的可充電電池之一。最近鋰離子電池頻繁現(xiàn)諸報(bào)道，因?yàn)樗鼈兣紶枙?huì)出現(xiàn)突然著火的現(xiàn)象。每一百萬(wàn)鋰離子電池組中僅有23組有問(wèn)題，所以并不常見(jiàn)。不過(guò)當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，后果是及其嚴(yán)重的。當(dāng)事故率較高時(shí)，制造商就不得不在全世界范圍內(nèi)召回電池，這將帶來(lái)數(shù)百萬(wàn)美元的損

2、失。那么問(wèn)題來(lái)了。是什么讓這些電池電力十足、倍受歡迎？它們?yōu)槭裁磿?huì)突然著火？我們能做什么去阻止這些和延長(zhǎng)電池使用壽命?在這篇文章中，我們將回答這些問(wèn)題并且探究更多問(wèn)題。鋰離子電池很受歡迎是因?yàn)榕c其它競(jìng)爭(zhēng)者相比它們有如下優(yōu)勢(shì)：1.在尺寸相當(dāng)時(shí)，鋰離子電池同其他類型的充電電池相比通常比較輕。鋰離子電池的電極是由輕質(zhì)的鋰和碳組成，鋰元素也是一種極其活潑的元素，意味著它的原子鍵中蘊(yùn)含著許多能量，對(duì)鋰離子電池來(lái)說(shuō)這些能量形成了很高的能量密度。下面這個(gè)對(duì)比可以讓您對(duì)鋰離子電池的能量密度有一個(gè)直觀感受。典型的鋰離子電池每公斤能夠儲(chǔ)存150瓦特小時(shí)的電量，每公斤鋰氫電池能夠儲(chǔ)存大概100瓦特小時(shí)，雖然60到7

3、0瓦特小時(shí)可能更加典型，而每公斤鉛酸電池僅能儲(chǔ)存25瓦特小時(shí)。使用鉛酸蓄電池技術(shù)，儲(chǔ)存相同容量的電量，需要花費(fèi)6公斤，而一公斤鋰離子電池就能夠做到，這是一個(gè)巨大的區(qū)別?！緛?lái)源：E】2.鋰離子電池(dinch)能保持電量。同鋰氫電池每個(gè)月?lián)p失20%的電量相比，鋰離子電池組每個(gè)月僅損失5%的電量。3.鋰離子電池(dinch)沒(méi)有記憶效應(yīng)。意味著你不需要像對(duì)待其它電池一樣，在充電(chng din)之前給它們完全放電。4.鋰離子電池可以經(jīng)受住千百次的充放電循環(huán)。當(dāng)然并不是說(shuō)鋰離子電池就是完美無(wú)瑕的，它們也有一些不足之處：1.鋰離子電池一出廠就開(kāi)始退化，無(wú)論你用或者不用，從制造出的那一天開(kāi)始計(jì)算，它們

4、只能使用兩到三年。2.鋰離子電池在高溫下極易受影響。高溫導(dǎo)致鋰離子電池退化遠(yuǎn)超過(guò)平時(shí)。3.如果你對(duì)鋰離子電池完全放電，它就不能使用了。4.鋰離子電池組必須有一個(gè)保護(hù)電路來(lái)管理電池，這使得鋰離子電池的使用成本更加昂貴。5.還有一個(gè)小概率事件就是，如果鋰離子電池組失效，可能會(huì)導(dǎo)致著火。這些特性中很多都能夠通過(guò)研究鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)理解，我們接下來(lái)看鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋰離子電池組形狀各異、大小不同，但它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致，假如你拆開(kāi)筆記本電腦的鋰電池（當(dāng)然我們并不推薦你這樣做，因?yàn)榭赡芸s短電池使用壽命甚至引發(fā)火災(zāi)），你將會(huì)發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：鋰電池可以是同5號(hào)電池看起來(lái)幾乎(jh)一樣的

5、圓柱狀電池(dinch)，也可以是棱柱(lngzh)狀的，也就是說(shuō)正方形或長(zhǎng)方形的。計(jì)算機(jī)，包括：1.至少一個(gè)溫度傳感器，用來(lái)監(jiān)控電池溫度。2. 一個(gè)電壓轉(zhuǎn)化器和整流電路，用來(lái)確保電壓和電流處于安全水平。3. 一個(gè)具有保護(hù)罩的的筆記本連接器，用來(lái)傳入/傳出能量及信息。4.一個(gè)電壓抽頭，用來(lái)監(jiān)控電池組中獨(dú)立電池的電力容量。5.一個(gè)電池充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，是一個(gè)小型的電腦能夠操控整個(gè)電池充電過(guò)程來(lái)確保電池充電盡可能的迅速、完全。如果電池組在充電或者使用過(guò)程中過(guò)熱，計(jì)算機(jī)將完全關(guān)閉電力循環(huán)來(lái)嘗試降溫。如果你把筆記本電腦放在溫度極高的私家車(chē)中并且試著去使用它，電腦會(huì)無(wú)法供電，除非溫度降下來(lái)。如果哪一次電

6、池被完全放電，電池組將停止工作因?yàn)殡姵匾呀?jīng)報(bào)廢了。電池組也可以記錄充放電循環(huán)的次數(shù)并且發(fā)出信息，然后筆記本電腦的電池記錄儀能夠告訴你電池還剩多少電量。它是一個(gè)機(jī)靈而精細(xì)的小型電腦，并且它能消耗電池的功率。這些功率消耗是鋰離子電池閑置時(shí)每月?lián)p耗5%電量的原因之一。鋰離子電池和大多數(shù)的電池一樣，鋰離子電池有一個(gè)用金屬做的外殼。在這里金屬的使用時(shí)及其重要，因?yàn)殡姵厥羌訅旱摹＝饘偻鈿び懈鞣N各樣的壓敏排氣孔。如果電池過(guò)熱以至于有過(guò)壓而爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，排氣孔將會(huì)釋放出額外的壓力。電池可能因此而之后報(bào)廢，所以這個(gè)事情需要避免。排氣孔作為一個(gè)安全措施是必須存在的。正溫度系數(shù)（PTC）轉(zhuǎn)換器也是如此，它可以避免電池

7、組過(guò)熱。金屬外殼包含了一個(gè)(y )很長(zhǎng)的螺旋形物，螺旋形物由三個(gè)壓在一起的薄片構(gòu)成：正電極、負(fù)電極、隔板( bn)在外殼里面，這些(zhxi)薄片被浸沒(méi)在用作為電解液的有機(jī)溶劑中。這個(gè)隔板是一個(gè)很薄的微孔塑料薄板。自如其名，它分隔開(kāi)正電極和負(fù)電極但是允許離子通過(guò)。正電極是由鈷酸鋰（LiCoO2）構(gòu)成，負(fù)電極是由碳棒構(gòu)成。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子通過(guò)電解液從正電極到負(fù)電極然后粘附到碳棒上，在放電時(shí)，鋰離子從碳棒上移回到LiCoO2上。這些鋰離子的移動(dòng)發(fā)生在一個(gè)相當(dāng)(xingdng)高的電壓之下，所以每個(gè)電池產(chǎn)生3.7伏特電壓。這個(gè)數(shù)值比你在超市中買(mǎi)到的普通AA堿性電池的典型(dinxng)電壓要高很

8、多，這有助于鋰離子電池在小型設(shè)備中實(shí)現(xiàn)緊湊化，比如(br)手機(jī)。接下來(lái)我們將探討如何延長(zhǎng)鋰電池的壽命并且探究為什么它們會(huì)爆炸等問(wèn)題。鋰電池的“生”與“死”鋰離子電池組比較昂貴(nggu)，所以如果你想使你的鋰電池壽命更長(zhǎng)，下面(xi mian)是一些注意事項(xiàng)：1.鋰元素偏愛(ài)局部放電而不是深度放電，因此最好(zu ho)避免將電量一路下降到零。因?yàn)殇囋貨](méi)有記憶效應(yīng)，所以局部放電對(duì)它無(wú)害。如果鋰離子電池的電壓下降到一個(gè)特定的水準(zhǔn)，就報(bào)廢了。2.鋰離子電池的壽命。它們僅能使用兩到三年，即使是放在架子上沒(méi)有使用。所以不要帶著電池組將能使用五年的想法去“避免使用”電池，它不能做到的。同樣，如果你正在買(mǎi)

9、一個(gè)新的電池，你需要確保它是否真的是新的。如果鋰電池已經(jīng)存放在架子上一年時(shí)間了，它將無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間使用，出廠時(shí)間是很重要的。3.避免高溫(gown)，高溫會(huì)使鋰電池退化。鋰電池爆炸(bozh)之前我們講到如何使鋰電池壽命更長(zhǎng)，現(xiàn)在我們將探討(tnto)為什么它們會(huì)爆炸。如果鋰電池的溫度足夠高以至于點(diǎn)燃了電解液，你將會(huì)面臨一場(chǎng)火災(zāi)。在網(wǎng)上有視頻剪輯和照片能夠表明這些燃燒能夠有多么的嚴(yán)重。加拿大廣播公司（CBC）發(fā)文章筆記本電腦爆炸的夏天綜述了幾起類似的事件。當(dāng)一個(gè)上述的火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通常是由于電池內(nèi)部的短路引起。回想先前的部分，鋰離子電池包含一個(gè)使正負(fù)電極分離開(kāi)來(lái)的薄板。如果薄板被擊穿正負(fù)電極相接觸，

10、電池將迅速升溫。你可能已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)種電池產(chǎn)生的這種溫度，如果你曾經(jīng)把一個(gè)正常的9伏電池放到你的荷包里，恰好一個(gè)硬幣短路了電池正負(fù)兩級(jí)，電池會(huì)變得相當(dāng)?shù)臒帷．?dāng)隔板失效時(shí)，同樣的短路會(huì)在鋰離子電池內(nèi)部發(fā)生。因?yàn)殇囯姵厥侨绱说挠谢盍?，它們變得很熱。高溫?dǎo)致電池排除作為電解液的有機(jī)溶劑，并且熱量（或者附近的火星）能夠點(diǎn)燃有機(jī)溶劑。一旦這些發(fā)生在一個(gè)電池的內(nèi)部，燃燒的熱量流注到其他的電池上然后整個(gè)電池組遍布火焰。有必要指出的是鋰離子電池著火是及其少有的事情。并且，幾起失火和零星報(bào)道就足以促成一場(chǎng)召回。文章由 HYPERLINK / t _blank 材料人網(wǎng)編譯團(tuán)隊(duì)趙建偉提供素材，西安分組蘇俊臣翻譯，李明星校對(duì)，丁俊豪審核。原文和背景知識(shí)請(qǐng)猛戳這里: HYPERLINK /thread-20576