三星手機(jī)電池緣何頻頻爆炸

上周，質(zhì)檢總局發(fā)布通告稱，三星(中國)投資有限公司召回部分GalaxyNote7。據(jù)悉，本次召回范圍內(nèi)的電話機(jī)電池在陽極與陰極隔離膜局部變薄，并且絕緣膠帶未完全覆蓋極板涂層的情況下，出現(xiàn)短路現(xiàn)象，導(dǎo)致電池異常發(fā)熱，極端情況下可能發(fā)生燃燒，存在安全隱患。

電池隔膜為何會(huì)變薄?變薄后會(huì)導(dǎo)致哪些安全隱患?科技日報(bào)記者采訪了中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的陳立桅研究員為您進(jìn)行科學(xué)解讀。

電池隔膜變薄為什么會(huì)發(fā)生燃燒呢?

陳立桅介紹，手機(jī)電池使用的鋰離子電池，是通過鋰離子在正極與負(fù)極之間的來回運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)電池的充放電功能。在充電時(shí)，充電器的電流將正極中的鋰離子趕了出來，這些鋰離子經(jīng)過正極與負(fù)極之間的電解液“游”到負(fù)極中;而放電時(shí)，這些鋰離子又從負(fù)極中經(jīng)過電解液“游”回正極中，為手機(jī)工作提供了電能。在這個(gè)過程中，正極與負(fù)極一定不能直接接觸，否則就會(huì)發(fā)生短路，造成電池的異常發(fā)熱，甚至?xí)?dǎo)致起火爆炸等危險(xiǎn)。

如何保證電池內(nèi)部的正極與負(fù)極互相不接觸并且之間還有充足的電解液給鋰離子來回“游動(dòng)”呢?這就是通過鋰離子電池中的一個(gè)關(guān)鍵材料——隔膜來實(shí)現(xiàn)的。

那么，隔膜變薄是生產(chǎn)設(shè)計(jì)失誤還是另有隱情?

陳立桅推測，這可能是手機(jī)廠商為了提升電池的體積能量密度、延長手機(jī)電池續(xù)航能力，而采用了更薄的隔膜材料，但是由于對隔膜材料質(zhì)量控制不嚴(yán)或者工藝缺陷，導(dǎo)致隔膜局部變薄，不能有效隔離正極與負(fù)極，從而造成了電池的安全問題。

陳立桅表示，手機(jī)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(jìn)更多的電能，以延長續(xù)航能力。”

但是，業(yè)內(nèi)共識(shí)，電池能量密度的提升需要一個(gè)長期的過程。陳立桅向記者解釋：“儲(chǔ)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(gè)月就能提高一倍;而電池性能的提升過程是臺(tái)階形的，在現(xiàn)有電池材料基礎(chǔ)上，能量密度每年能有2%—3%的提升已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)。”因此，電子產(chǎn)品的性能提升與電池的能量密度提升之間存在一個(gè)剪刀差，并且隨著時(shí)間不斷擴(kuò)大。

陳立桅坦言，目前手機(jī)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(shè)法擠壓輔助材料所占的空間，給電池“瘦身”。

可是，“瘦身”與“安全”在手機(jī)鋰電池上卻難以兼得。

“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(diǎn)點(diǎn)正極和負(fù)極材料，可以提升電池能量密度和手機(jī)的續(xù)航時(shí)間。但是，越薄的隔膜對工藝的要求越嚴(yán)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(jìn)而導(dǎo)致電池的短路。”陳立桅道出了其中的風(fēng)險(xiǎn)。

最后陳立桅呼吁，電池是一種含能器件，其安全性永遠(yuǎn)是首位的，因此在追求更高能量密度電池的同時(shí)，切不可忽略電池的安全。