鉅大LARGE | 點擊量：1259次 | 2019年05月15日
手機電池你知道多少
近期三星Note7爆炸事件再一次將“使用手機的生命安全”拉回到了大眾視野，雖然平均每年都會有手機爆炸事件發(fā)生，但是三星Note7如此高密度的爆炸事件堪稱史無前例，相信也后無來者了，與此同時此事件順便也把鋰電池安全炒到了沸點，不禁要問現(xiàn)在的智能手機真的要成為便攜式炸彈了嗎？
我們先來看一下鋰電池工作原理：
為啥會爆炸？科普：手機電池你知道多少
充電的時候，在外加電場的影響下，正極材料LiCoO2分子里面的鋰元素脫離出來，變成帶正電荷的鋰離子（Li），在電場力的作用下，從正極移動到負極，與負極的碳原子發(fā)生化學反應，生成LiC6，于是從正極跑出來的鋰離子就很“穩(wěn)定”的嵌入到負極的石墨層狀結(jié)構(gòu)當中。從正極跑出來轉(zhuǎn)移到負極的鋰離子越多，這個電池可以存儲的能量就越多。
放電的時候剛好相反，內(nèi)部電場轉(zhuǎn)向，鋰離子（Li）從負極脫離出來，順著電場的方向，又跑回到正極，重新變成鈷酸鋰分子（LiCoO2）。從負極跑出來轉(zhuǎn)移到正極的鋰離子越多，這個電池可以釋放的能量就越多。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在每一次充放電循環(huán)過程中，鋰離子（Li）充當了電能的搬運載體，周而復始的從正極→負極→正極來回的移動，與正、負極材料發(fā)生化學反應，將化學能和電能相互轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了電荷的轉(zhuǎn)移，這就是“鋰離子電池”的基本原理。由于電解質(zhì)、隔離膜等都是電子的絕緣體，所以這個循環(huán)過程中，并沒有電子在正負極之間的來回移動，它們只參與電極的化學反應。
了解了鋰電池的基本工作原理后，我們在返回來看看此次三星Note7的電池為什么會爆炸。
為啥會爆炸？科普：手機電池你知道多少
在三星Note7爆炸事件發(fā)生后，有權(quán)威專家（陳立桅）對爆炸電池進行了分析，稱這次電池爆炸并不是偶然，而是必然，只不過三星Note7提前敲響了警鐘。并指出，在智能手機以超薄機身為主流設計的當下和智能手機續(xù)航成為最大的制約因素的雙重作用下，大部分廠商會暴力提升續(xù)航能力，在電池體積不變的情況下強行提升電池的體積能量密度，這樣導致的結(jié)果就是不得不采用了更薄的隔膜材料。
為啥會爆炸？科普：手機電池你知道多少
同樣一塊電池，如果隔離膜變薄，減少了這部分的體積，就能多裝一點點正極和負極材料，可以提升電池能量密度和手機的續(xù)航時間。但是，越薄的隔膜對工藝的要求越嚴格，稍微的質(zhì)量瑕疵或電池工藝失誤都有可能造成隔膜缺陷，進而導致電池的短路。
為啥會爆炸？科普：手機電池你知道多少
同事專家還表示，手機廠商非常關(guān)注電池的體積能量密度。“幾乎所有廠商都在追求在有限的體積內(nèi)裝進更多的電能，以延長續(xù)航能力?！?/p>
但是，業(yè)內(nèi)共識，電池能量密度的提升需要一個長期的過程。專家解釋：“儲能行業(yè)和電子行業(yè)的發(fā)展規(guī)律有很大不同：后者是廣為人知的摩爾定律，集成電路芯片中可容納晶體管數(shù)目成指數(shù)增長，大約每18個月就能提高一倍；而電池性能的提升過程是臺階形的，在現(xiàn)有電池材料基礎上，能量密度每年能有2%—3%的提升已經(jīng)相當不錯?！币虼耍娮赢a(chǎn)品的性能提升與電池的能量密度提升之間存在一個剪刀差，并且隨著時間不斷擴大。
專家坦言，目前手機電池的能量密度已經(jīng)逼近“極限”，廠商為了能在更小的體積內(nèi)提供更多的能量，只能想方設法擠壓輔助材料所占的空間，給電池“瘦身”?？墒?，“瘦身”與“安全”在手機鋰電池上卻難以兼得。
那么問題來了，上文說的鋰電池密度到底是什么鬼？到底對電池行業(yè)的影響有多大？
為啥會爆炸？科普：手機電池你知道多少
電池密度其實就是電池的平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池能量密度=電池容量x放電平臺/電池厚度/電池寬度/電池長度。
可以說，能量密度是制約當前鋰離子電池發(fā)展的最大瓶頸。不管是手機，還是電動汽車，人們都期待電池的能量密度能夠達到一個全新的量級，使得產(chǎn)品的續(xù)航時間或續(xù)航里程不再成為困擾產(chǎn)品的主要因素。
針對能量密度成為瓶頸的現(xiàn)狀，全球各國都制訂了相關(guān)的電池產(chǎn)業(yè)政策目標，期望引領(lǐng)電池行業(yè)在能量密度方面取得顯著的突破。中、美、日等國政府或行業(yè)組織所制定的2020年目標，基本上都指向300Wh/kg這一數(shù)值，相當于在當前的基礎上提升接近1倍。2030年的遠期目標，則要達到500Wh/kg，甚至700Wh/kg，電池行業(yè)必須要有化學體系的重大突破，才有可能實現(xiàn)這一目標。
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