手機電池安全問題再引熱議 新技術引發續航危機 2016年09月13日09:37 來源：威鋒網|
9月9日消息，據外媒報道，最近Note7龐大的召回計劃再次讓手機電池成為人們關注的焦點，那么其背后有什么原因和科學道理嗎？
手機電池安全問題再引熱議新技術引發續航危機
如果手機電池，責任往往要廠家來背，因為它們沒能在生產過程中穩定電池的化學性質。同時，認為電池爆炸也可能是廠商將電池技術推向極限的結果。隨著屏幕的變大、處理器的變快，設備對電池的要求越來越高，而大容量和高速快充這兩個元素讓電池的壓力越來越大。
美國康奈爾大學的材料科學家林登認為，從理論上來講，我們已經釋放了電池90%的潛力，即續航時間已經達到極限值的近90%。因此，各大廠商現在的努力都是在榨取電池的極限潛能。“為了讓自家獲得更好的續航，各家廠商簡直就是在搞軍備競賽，”林登說道?！斑@種趨勢正在造成另一種結果，各家廠商的電池普遍都會過度充電，因此發生事故的幾率正在不斷上升?！?
原因1：陰陽兩極親密接觸
三星Note7電池爆炸是因為在部分手機上，原本不能互相接觸的電池陰陽兩極觸碰到一起。不過，這只是引起爆炸的原因之一，鋰離子電池爆炸也有其他常見的原因，而這主要是因為我們對手機性能要求越來越高。
要解釋電池爆炸的相關科學原理，我們首先要了解電池的工作原理。電池上都有兩個電極，其中一個電極含正電離子，被稱為陰極。陰極里充滿鋰元素，它是“燃料”存儲的地方。另一個相對的電極含負電離子，被稱為陽極。
在充電過程中，鋰離子會從陰極移動到陽極。而電池在使用過程中（放電），鋰離子的運動方向則正相反。陰陽兩級之間會存在一種名為電解質的化學物質，它能夠幫助電離子移動，傳導電流。雖然鋰離子的運動的電池的主要做功方式，但它們不能“抄近路”，即正負兩極不能接觸。而為了防止這種情況發生，電池制造商一般會在陰陽兩極之間放上隔板。
而Note7的爆炸元兇正是這個隔板，隔板出現了缺陷，正負兩極發生親密接觸，電能直接流向中間的電解質而非兩側的電極，隨后就是“嘭”的一聲——電池爆炸了。
電解質本身其實并不穩定，因此電離子移動中也會受干擾變得不穩定。當有大量熱量產生（無論是內部還是外部），電解質就有可能與其他物質發生化學反應，產生氣體并釋放更多熱量。如果這一過程沒能得到有效控制，就會產生“熱失控”現象，隨后等待電池的就是爆炸或。
原因2：過度充電和充電過快
這也是廠商在設備中加入過熱關機機制的原因。不過這只是引起爆炸的一種原因，有時電池過度充電或充電過快也會引發危險。
過度充電就像在桶中灌入過多的水。對水桶來說，水多了就多了，滿了流出去就是，但電池可不行。過度充電時，會有過多的鋰元素進入陽極。當然，普通人也不必擔心，從理論上來說，你放在床頭充了一夜的手機并不會有什么問題，因為廠商的設計會自動防止電池產生過充。真正導致電池出問題的原因是制造商在生產過程中的疏忽，它們的電池電路出了問題，無法阻止過度充電。
普林斯頓大學材料專家斯坦加特表示，電池就像一個橡皮筋，充電時，就好像你在拉伸橡皮筋，而使用電池時，就好像在釋放它。如果你將橡皮筋拉得太緊，它就會直接斷掉。
此外，充電過快也是造成爆炸的另一個原因。在短時間內向電池充入太多的電能必然會為電池帶來巨大壓力，如果電池發生短路，就會引起危險。
如果把電池比喻為兩個盛放雞蛋的板條箱，那么充電時鋰離子需要在這兩個雞蛋板條箱之間穿梭，以便穩妥地堆積在里面。如果緩慢充電，鋰離子有足夠的時間在板條箱里找到自己的位置。但是，如果充電過快，或者充電過度，鋰離子就會手忙腳亂，最終在板條箱外面堆積起來。如果每次都發生此類現象，鋰離子在箱外的堆積會越來越嚴重并最終導致電池短路。
原因3：高電壓
引起電池事故的另一個常見原因是高電壓，利用這種手法，廠商能讓電池存儲更多電能。電壓和電流就像瀑布和水流，瀑布越高，下面的流水就越多。同理，電壓越高，電池里存儲的電能就越多。所以，制造商試圖通過在電池中加入像鎳等元素使電壓升高。不過，電壓越高，電解質越容易產生化學反應，繼而導致起火或爆炸。
新型電解質正在研發中
眼下，許多科學家正試圖開發一種全新的不容易起火的電解質，科學家們為其定名“離子液體”。與一般電解質相比，“離子液體”需要更多的熱量才會形成可燃氣體，這種新型電解質要安全得多，但壞處是它有可能會縮短電池續航時間。
過去幾十年中，電池技術一直在不斷進化，但它始終趕不上人們的需求，不過廠商們必須銘記一個信條，那就是以安全為代價來滿足用戶需求終將砸了自己的腳。
責任編輯：黎晉
