Boom-Shakalaka深度剖析鋰電池爆炸原理

雷鋒網(wǎng)按：去年9月三星GalaxyNote7爆炸事件引發(fā)全球關(guān)注，同時(shí)鋰電池的安全問題也再次被提起，現(xiàn)在距離這次事件已過去半年，雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))帶大家來了解一下鋰電池到底由什么組成，以及什么物質(zhì)會(huì)引發(fā)爆炸。本文由雷鋒網(wǎng)編譯自Wired。

這世界到底誰是統(tǒng)治者?人類?不對(duì)!房子?也不對(duì)!正確答案其實(shí)是鋰電池。1991年索尼將鋰電池推向市場后，它們就開始登堂入室，從火星車到你手上的電子設(shè)備里都是鋰電池的身影。

當(dāng)然，鋰電池能異軍突起也是借了自身優(yōu)勢，它充電迅速，能將大量能量存儲(chǔ)在小體積的薄片電池中，最重要的是其安全性能得到保證。不過，鋰電池也有槽點(diǎn)，一旦這家伙出了問題，它就會(huì)變成炸彈。去年先是扭扭車起火，隨后三星GalaxyNote7又給我們上了一課(三星已經(jīng)公布了電池爆炸的原因)，看來所謂的鋰電池起火爆炸不一定是偶然事件。

下面，我們就來剖析下鋰電池里到底有什么，這個(gè)小家伙又是怎么變成小炸彈的?

鋰鈷氧化物

想要讓輕薄高效的鋰離子電池組有效存儲(chǔ)和釋放能量，讓鋰離子在正負(fù)極間不停的穿梭，就不能缺鋰鈷氧化物和石墨。當(dāng)你給自己的電子設(shè)備充電時(shí)，電子會(huì)從外部流入電池內(nèi)，這些電子會(huì)將鋰離子從LiCoO2(典型的二維鋰離子通道的正極材料)中吸引出來，下一步它們會(huì)流向石墨電極等待與電子一起釋放。在鋰電極中，鈷和氧會(huì)形成堅(jiān)固的正八面體，這樣一來當(dāng)鋰離子通過時(shí)，分子便不會(huì)分崩離析。不過，一旦溫度過高，整個(gè)“大廈”就崩潰了，后果非常嚴(yán)重。

石墨

石墨是元素碳的一種同素異形體，我們熟悉的鉛筆芯就是這種材料制造的。石墨形成了鋰電池中的第二電極，在電池充電時(shí)，鋰離子會(huì)暫時(shí)停留在這里。當(dāng)你打開電腦，這部分存儲(chǔ)的鋰離子會(huì)從石墨中被釋放出來并回流到鋰鈷氧化物中，這些鋰離子回流的過程會(huì)產(chǎn)生電能，保證電腦順利運(yùn)行。

聚丙烯

一塊聚丙烯的塑料薄板可以將電極分開，不過，這塊隔板上有許多微米級(jí)的小孔，鋰離子可以從這些小孔中穿過。如果你的手機(jī)出現(xiàn)燃損問題，多半就是這塊隔板出了問題，因?yàn)檎?fù)極發(fā)生接觸產(chǎn)生了熱失控效應(yīng)。一旦發(fā)生這種問題，鋰電池馬上就會(huì)產(chǎn)生大量熱量(最高可達(dá)930攝氏度)，同時(shí)電池內(nèi)部壓力增大，很容易就會(huì)爆燃。

碳酸亞乙酯

碳酸亞乙酯是一種可燃的有機(jī)溶劑，在鋰電池中它負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)鋰離子的運(yùn)動(dòng)。如果電池溫度過高，該液體可能就會(huì)沖破電池外殼噴濺出來，一旦接觸空氣中的氧氣，就會(huì)發(fā)生爆炸。

六氟磷酸鋰

六氟磷酸鋰是一種白色粉末，溶解后會(huì)變成碳酸亞乙酯。這種材料會(huì)漂浮在電池中，為鋰離子的運(yùn)動(dòng)提供額外動(dòng)力，加速電池的充放電，該材料不會(huì)爆炸，不過一旦泄露就會(huì)灼傷接觸到的皮膚。