如今, 电池已经成为生活必需品了, 但大家知道吗? 电池其实是很危险的物品.
近些年来, 由锂电池引发的爆炸事故频频发生. 生活在现代, 但凡目力所及, 总能看到些藏着电池的物件: 低头刷着的手机, 不停敲击的笔记本电脑, 路边停泊的汽车……都由锂离子电池暗中供能. 而对锂离子电池安全隐患问题的讨论, 一直以来不绝于耳, 毕竟这些电池生来就是 '爆' 脾气.
为什么锂电池会变身 '定时炸弹' ?
商用的锂离子电池主要由四部分组成, 分别是正极, 负极, 隔膜和电解液.
充电时, 锂离子从正极中出来, 经过电解液, 穿过隔膜到达负极, 放电时则相反. 于是, 随着电池的使用, 锂离子如同一辆公交车, 携带着作为乘客的电荷们, 不断地在两极间往返, 完成充放电的功能. 而隔膜的作用就是阻隔正负极, 防止短路的发生.
这种四位一体的设计, 给锂离子电池带来了巨大的成功, 但却也在多个方面埋下了隐患.
首先, 电池内部的电解液含有大量有机物, 比如碳酸乙烯酯, 碳酸二乙酯, 碳酸二甲酯. 这些家伙一个个都自带燃爆属性, 脸上写着 '远离火源' 四个大字.
此外, 一块电池的正负极一旦短路, 就会大量发热, 甚至产生火花. 不少人小时候可能做过这样的实验: 拿铁丝把一节电池的正负极连起来, 铁丝会变烫, 甚至可以拿来切泡沫, 就是这么个原理.
既然短路这么危险, 人们自然就想到要用个东西把正负极隔起来, 于是就引入了隔膜.
然而, 现代电池追求小体积, 为了保证能量供给, 正负极和电解液都不能少, 那么就只有去压榨 '不那么重要' 的隔膜体积了. 于是, 电池隔膜被 '削减' 地越来越薄, 主流的锂离子电池隔膜厚度仅有20微米左右. 也就是说, 两片隔膜叠起来的厚度, 刚好接近一根头发的直径.
这层薄膜一旦破损, 问题就会很严重. 2016年, 三星Note 7电池火灾就是因为隔膜太薄, 容易被一些焊接毛刺坏, 从而导致电池短路引发爆炸. 听起来, 这些电池算是受了 '工伤' 了.
即便没有这些焊接毛造成的 '工伤' , 电池本身也暗藏着刺穿隔膜的隐患, 这类现象叫做 '枝晶' .
枝晶这个问题, 算是一种写在锂电池 '基因' 里的病. 因为动力学等因素, 锂电池在使用过程中, 电极的表面会形成一些 '小毛刺' , 这些小毛刺就叫做' 枝晶 '. 而且枝晶会越长越大, 最终就会穿透隔膜, 造成短路.
枝晶这种只有几微米的小家伙, 曾经搞垮了一家电池领域的大公司.
1970年代后期, 有一种使用金属锂作为电极的电池, 可以在相同重量下, 储存比其他电池更多的电能, 因而备受青睐. 当时 '大哥大' 手机就是使用这种电池. 持有这种技术的是一家名叫Moli Energy的加拿大公司. 然而, 这种电池问世不到半年, 因枝晶问题发生了多起爆炸事故, 被全球召回. 盛极一时的Moli公司, 从此一蹶不振, 最终以被一家日本公司收购, 草草离场.
超薄的隔膜, 可燃的电解液, 暗流涌动的枝晶——整个电池就像是把 '火药桶' 和 '打火机' 关在一个小屋子里, 然后用一层 '保鲜膜' 隔开, 想想都很惊心动魄.
