从电解液的角度分析。由于六氟磷酸锂这种电解盐在相对较低的温度下就能发生分解,并且产生气体,这本身就可能对电池这个封闭环境造成一定危险。例如一些软包的电池就可能发生鼓包现象。此外,由于锂离子电池的电解液使用的是有机电解液,而不是水性电解液,有机质本来就容易燃烧,因此更造成了安全隐患。 另一方面是隔膜。就像上面介绍的,业界对隔膜的要求一般有两个:一是要求孔径分布均匀,二是保证隔膜材料的强度。如果孔径的强度不够,经过几次充放电就发生了穿孔,则会造成电池的正负极短路,从而产生大量的热,这是锂离子电池爆炸的另一个重要原因。 第三是电极的材料。现在有些正极材料在经过反复的充放电过程之后就有可能会发生形变或者坍塌,这样就会直接导致在电池的电极表面形成一个物理结构上的凸起。这种凸起很可能刺穿隔膜,造成正负极的短路,从而引发爆炸。 最后是电池的过充过放问题。通常我们商用的锂离子电池根据正极材料的不同,工作电压一般在3.5v到3.8v之间,而放电电压一般在2.0v到2.5v之间,有些可能低一点到1.5v,这都是根据不同的材料来设定的。也就是说我们在给电池充电时电压一般不能超过3.8v或者4v,而放点电压不能低于1.5v,否则的话就属于过充或者过放,都可能造成电池的安全隐患。 不过现在针对这个问题,业界在制造工艺方面大多都已经引入了保护电路的机制,这已经在很大程度上避免了由于过充和过放问题引发的电池安全事故。 以上是从电池组成结构和工作原理上分析的有可能出现电池爆炸事故的可能原因,但是要找到此次三星Note 7电池事故的具体原因,则必须拿到事故电池进行实际的分析。 作为Note 7国行第4炸事件的当事人,群友老回也参与了本次的硬创公开课讨论。 老回提问说:ATL和SDI这两家供应商的电池都出现了问题,并且手机里的电芯技术也非常成熟,会不会这次Note 7电池事故不是电池本身的质量瑕疵引起,而是其他什么原因,比如过充导致的? 刘建文对此表示:目前的电池生产制作工艺是一个非常系统的工程,其中随便一个细小的环节出了问题都有可能影响到整个电池工作时呈现的效果,因此这里面的原因非常复杂,可能性很多。例如在电芯成型时候的检测环节出了问题,就可能出现“漏网之鱼”。甚至在电池的销售和运输环节都有可能影响电池性能的最终表现,例如运输环境温度过高时,就可能出现电解盐的初步分解。 电池出厂前的安全检测环节是怎样的? 要解释大家比较关注的电池出厂前的检测问题,需要先简单介绍一下锂离子电池的生产工艺。 1、首先需要准备好电极材料,把正负极材料在反应釜里合浆,即在反应容器里将正负极材料制作好。 2、然后是涂片,所谓涂片就是把制作好的浆液均匀涂抹在电极载流体上面。下面是烘片,使浆液里的水分和其他的可挥发性有机物挥发掉。烘完片之后是排片,排片就是把电池极片按照制作工艺要求排列成需要的样子。之后是对极片的进一步调整,例如将极片上的一些肉眼可见的粉末刷掉,或者用液压和对滚的方式将极片压平等。 3、经过上述一系列步骤之后,下面会将电极卷绕,然后包裹起来形成电芯。这时虽然还没有加入电解液,电池还不能正常工作,但是已经可以测量到电压和电阻了。因此,在这个制作结点就会开始对电池进行一系列的检测,例如检测电池是否存在短路和断路等,这就能剔除一部分残次品。 4、制作完成之后的电芯通常会被装入钢壳之内,这时已经基本具备了电池的外形。下面一个比较重要的步骤是装入电解液,之后还要经历焊接和封口一类的操作,再通过严格的气密性的检测,一块普通手机用的锂电池就制作完成了。 5、随后需要在专门的车间对生产好的电池进行“化成”操作。所谓化成就是对电池的正负极材料进行激活的过程,经过化成的电池将在正负极表面形成一个钝化膜。这一步骤是非常重要的,在电池出厂之前通常一定会对电池进行化成操作,激活正负极,使电池形成这样一层膜。此外这一步骤对化成设备的要求也很高,要求激活电池的电流信号要尽量保持精准和平稳,不能有太大的波动。 此外,有些电池在出厂之前还要进行一些列的耐久度检测,例如让一块电池进行几十次的充放电循环,初步测试一下电池的性能。 所以总的来说,从制作工艺方面看,电池出厂前的检测主要包括电芯检测、气密性检测、成型之后的化成环节和耐久度检测等环节。 (责任编辑:本港台直播) |