如今, 電池已經成為生活必需品了, 但大家知道嗎? 電池其實是很危險的物品.
近些年來, 由鋰電池引發的爆炸事故頻頻發生. 生活在現代, 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, 不停敲擊的筆記型電腦, 路邊停泊的汽車……都由鋰離子電池暗中供能. 而對鋰離子電池安全隱患問題的討論, 一直以來不絕於耳, 畢竟這些電池生來就是 '爆' 脾氣.
為什麼鋰電池會變身 '定時炸彈' ?
商用的鋰離子電池主要由四部分組成, 分別是正極, 負極, 隔膜和電解液.
充電時, 鋰離子從正極中出來, 經過電解液, 穿過隔膜到達負極, 放電時則相反. 於是, 隨著電池的使用, 鋰離子如同一輛公交車, 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極, 防止短路的發生.
這種四位一體的設計, 給鋰離子電池帶來了巨大的成功, 但卻也在多個方面埋下了隱患.
首先, 電池內部的電解液含有大量有機物, 比如碳酸乙烯酯, 碳酸二乙酯, 碳酸二甲酯. 這些傢伙一個個都自帶燃爆屬性, 臉上寫著 '遠離火源' 四個大字.
此外, 一塊電池的正負極一旦短路, 就會大量發熱, 甚至產生火花. 不少人小時候可能做過這樣的實驗: 拿鐵絲把一節電池的正負極連起來, 鐵絲會變燙, 甚至可以拿來切泡沫, 就是這麼個原理.
既然短路這麼危險, 人們自然就想到要用個東西把正負極隔起來, 於是就引入了隔膜.
然而, 現代電池追求小體積, 為了保證能量供給, 正負極和電解液都不能少, 那麼就只有去壓榨 '不那麼重要' 的隔膜體積了. 於是, 電池隔膜被 '削減' 地越來越薄, 主流的鋰離子電池隔膜厚度僅有20微米左右. 也就是說, 兩片隔膜疊起來的厚度, 剛好接近一根頭髮的直徑.
這層薄膜一旦破損, 問題就會很嚴重. 2016年, 三星Note 7電池火災就是因為隔膜太薄, 容易被一些焊接毛刺壞, 從而導致電池短路引發爆炸. 聽起來, 這些電池算是受了 '工傷' 了.
即便沒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, 這類現象叫做 '枝晶' .
枝晶這個問題, 算是一種寫在鋰電池 '基因' 裡的病. 因為動力學等因素, 鋰電池在使用過程中, 電極的表面會形成一些 '小毛刺' , 這些小毛刺就叫做' 枝晶 '. 而且枝晶會越長越大, 最終就會穿透隔膜, 造成短路.
枝晶這種只有幾微米的小傢伙, 曾經搞垮了一家電池領域的大公司.
1970年代後期, 有一種使用金屬鋰作為電極的電池, 可以在相同重量下, 儲存比其他電池更多的電能, 因而備受青睞. 當時 '大哥大' 手機就是使用這種電池. 持有這種技術的是一家名叫Moli Energy的加拿大公司. 然而, 這種電池問世不到半年, 因枝晶問題發生了多起爆炸事故, 被全球召回. 盛極一時的Moli公司, 從此一蹶不振, 最終以被一家日本公司收購, 草草離場.
超薄的隔膜, 可燃的電解液, 暗流湧動的枝晶——整個電池就像是把 '火藥桶' 和 '打火機' 關在一個小屋子裡, 然後用一層 '保鮮膜' 隔開, 想想都很驚心動魄.
