手機(jī)爆炸,、筆記本自燃，一切災(zāi)禍的根源似乎都與鋰電池有關(guān),，加上少數(shù)媒體有些夸張的報(bào)道更增添了某種恐怖的氣息,。一時(shí)間人們不再信任鋰電池了,，膽小的家長甚至擔(dān)心孩子使用手機(jī)遇到危險(xiǎn)，通電話時(shí)常叮囑快掛斷免得被手機(jī)炸傷,。鋰電池真的如此危險(xiǎn)嗎,？當(dāng)然不是，雖然我們前面提到鋰電池并非是絕對(duì)安全的 ,，但也絕不能算作是一種危險(xiǎn)的物品,，它必須具備相當(dāng)高的可靠性與實(shí)用性才有可能像今天這樣被廣泛地使用。鋰電池,，特別是現(xiàn)在手機(jī)中使用的鋰離子電池相對(duì)鎳氫電池具有更高的能量重量比,，單節(jié)電壓達(dá)到3.6V,，等同于3只鎳氫電池的串聯(lián)電壓，它沒有記憶效應(yīng),，具備充電速度快,、使用壽命長、自放電小,、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),，相對(duì)于其他類型電池的優(yōu)勢(shì)明顯。

鋰電池原理簡介

我們無需杞人憂天,，但也不能忽視鋰電池存在的安全隱患,，你需要明白鋰電池為什么會(huì)爆炸，這就要從了解鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)開始說起了,。鋰電池內(nèi)部同樣有正極,、負(fù)極，以及之間的隔膜和電解液,，早期鋰電池的負(fù)極材料是單質(zhì)鋰,，但金屬鋰十分活潑，遇水,、氮,、酸或氧化劑有起火和爆炸危險(xiǎn)，尤其到了可充電的二次鋰電池時(shí)期,，反復(fù)的充放電使得粉狀鋰單質(zhì)越積越多,，充電過程中可能形成的鋰晶體結(jié)成枝狀，引起電池內(nèi)部短路,，最終導(dǎo)致起火或爆炸,。

放棄鋰元素不可能，因?yàn)樗兄钚〉拿芏群妥畲蟮碾娯?fù)性,，具有極高的比能量,，是目前制作電池的上佳之選。要解決鋰的不穩(wěn)定性,，今天我們使用的鋰電池中采用了最有效的解決辦法——放棄使用鋰單質(zhì),，核心部分采用更穩(wěn)定的鋰離子以及鋰嵌合物。如今的鋰電池中,，正極可以是不同類型的鋰化合物,，負(fù)極主要是層狀結(jié)構(gòu)的石墨類物質(zhì)，用于嵌入帶正電的鋰離子,。在充電時(shí),，正極部分的鋰離子離開含鋰化合物，最終嵌入負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)里；在放電時(shí),，鋰離子離開負(fù)極,，通并結(jié)合在正極的化合物中。正負(fù)極間的隔膜即可防止短路,，而且在特殊情況下可以關(guān)閉離子通道,，加上沒有鋰單質(zhì)的參與，充放電過程都變得安全多了,。在以下的說明中,，我們所指的鋰電池均為鋰離子電池（加粗）。

在智能手機(jī)等小型數(shù)碼產(chǎn)品中,，廠家還會(huì)使用更先進(jìn)的鋰聚合物電池（圖02）,。這種鋰電池使用高分子材料，目前主要應(yīng)用在電解質(zhì)和正極上,，由于電解質(zhì)為固體或膠狀,，無需使用隔膜，避免了因其失效導(dǎo)致的壽命或安全問題,。鋰聚合物電池即使出現(xiàn)故障,，通常也僅是電池鼓脹、失效,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)起火燃燒并放出大量煙霧，但一般不會(huì)爆炸,。鋰聚合物電池還有良好的可塑性,，可根據(jù)要求制作成各種形狀，理論上的最小厚度僅為0.5mm,。

圖03,，04：鋰離子電池（鈷酸鋰電池）充電（左）和放電（右）結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)計(jì)上的安全措施

只在材料上做出改進(jìn)不能完全避免危險(xiǎn)，譬如電池充電電壓高于4.2V后仍堅(jiān)持繼續(xù)加壓,，電池就會(huì)被過度充電,，此時(shí)負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)無法存儲(chǔ)更多鋰離子，后續(xù)鋰離子會(huì)堆積在負(fù)極材料表面,，獲得電子后,，向正極方形成樹枝狀結(jié)晶，它們會(huì)刺透隔膜,，使正負(fù)極短路,，同時(shí)電解液因高溫而被電解，產(chǎn)生氣體,，電芯內(nèi)部壓力升高,，最終導(dǎo)致起火燃燒甚至爆炸。同樣如果過度放電，也會(huì)對(duì)負(fù)極造成不可逆的損傷,，影響電池充電量與壽命,。除了電壓之外，充電電流過大也會(huì)令鋰離子來不及進(jìn)入負(fù)極層狀結(jié)構(gòu),，與過度充電類似,，鋰離子會(huì)大量堆積在負(fù)極材料表面，有可能導(dǎo)致短路,， 電池外殼破裂甚至?xí)ā?/p>

總結(jié)下來,，導(dǎo)致鋰電池爆炸的直接原因是短路，短路一般又是由于過度充電或電流過大引起的,，而且為了保證電池壽命,，設(shè)計(jì)上也必須嚴(yán)防過度放電。于是電池廠家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)都加入了一些防護(hù)措施,，包括防止過充過放的保護(hù)線路板（圖5）,，它會(huì)檢測(cè)電池電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉充電或放電過程,；電池中還有熱敏保險(xiǎn),、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲等部件，它們是保護(hù)線路板失效后的第二道屏障,，會(huì)根據(jù)溫度情況自動(dòng)斷開,，阻止化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；此外,，還有用來阻燃的電芯保護(hù)殼,，電池內(nèi)部壓力上升到一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)開啟的安全閥（圖6）；一些公司的電池還會(huì)在電解液中加入高分子材料,，就算電芯被外力破壞,，它也會(huì)阻止化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，阻隔鋰離子流動(dòng),，避免電池過熱爆炸,。這些屏障理論上可以保證電池的安全性，就算出現(xiàn)故障也不會(huì)傷及使用者,。

圖05：電池中的保護(hù)線路板上裝有類似圖中的控制芯片,，會(huì)監(jiān)控電池的狀態(tài)，遇危險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)斷電,。筆記本電池組中的控制芯片更為重要,，它必須監(jiān)控電池組中每個(gè)電芯的狀態(tài)，即使只有一個(gè)出現(xiàn)問題也會(huì)危及整個(gè)電池組的安全,。

圖06：柱形鋰電池使用的安全閥

制造鋰電池時(shí),，合格廠家都有嚴(yán)格的工序控制,。以鋰離子電池為例，“制漿”是用專門溶劑與粘合劑與粉末狀的正負(fù)極活性物混合,，經(jīng)高速攪拌均勻后制作成漿狀的正負(fù)極材料,；“涂膜”步驟將漿狀材料均勻地涂在金屬箔表面，烘干后分別制成正負(fù)極極片,；“裝配”過程中將按“正極片,、隔膜、負(fù)極片,、隔膜”的順序放好,，經(jīng)過卷繞后制作成電芯，最后經(jīng)過注入電解液等工序,，完成電池的裝配,。聽起來簡單，但要保證產(chǎn)品的質(zhì)量,，以上所有過程中有會(huì)涉及成百上千個(gè)需要注意的細(xì)節(jié),，廠家必須使用優(yōu)質(zhì)的原料，擁有可靠的設(shè)備和工作環(huán)境,，并依靠工人細(xì)致的操作,，最終才能讓電池具有出色的品質(zhì)。而任何一步出現(xiàn)問題,，產(chǎn)出的電池都將成為廢品,。另外很重要的一點(diǎn)是，廠家必須有嚴(yán)格的產(chǎn)品檢測(cè)工序,，電池必須通過擠壓,、沖擊、震動(dòng),、電擊,、跌落,、加熱等一系列測(cè)試,，確定不會(huì)出現(xiàn)燃燒、爆炸,、漏液等情況方允許出廠,。

哪些原因?qū)е路雷o(hù)措施失效

即使有保護(hù)措施的存在，每年依然有一些人被鋰電池所傷,，移動(dòng)設(shè)備出現(xiàn)電池故障,，起火乃至爆炸更是屢見不鮮。對(duì)我們普通用戶而言,，買來一款數(shù)碼產(chǎn)品,，只要老老實(shí)實(shí)按說明書使用,，就不應(yīng)該出現(xiàn)任何可能傷害性命的問題，到底是什么原因?qū)е卤Ｗo(hù)措施失靈呢,？我們?cè)俅位貞浺幌码姵仄鸹鸨ǖ脑獌础搪?。電池有可能發(fā)生短路，更有可能由此引發(fā)劇烈的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致燃燒爆炸,，但所有這些問題,，不是本該在電池出廠由廠家排除掉了的嗎？所以我們正常使用數(shù)碼產(chǎn)品,，出現(xiàn)任何電池引起的故障都應(yīng)向廠商問責(zé),！

深入挖掘那些因電池燃燒、爆炸造成損失的事件,，你一定會(huì)發(fā)現(xiàn)其中大部分都是由于使用了不合格的電池所致,。這些電池多由小作坊企業(yè)生產(chǎn)，外觀假冒品牌電池（圖7）,，經(jīng)過特殊渠道流入市場(chǎng),。部分人為了追求利益，完全不顧及法律的制裁,，明目張膽地在網(wǎng)上銷售,，導(dǎo)致許多用戶遭殃。我們已經(jīng)知道,，制造鋰電池并非看起來那么容易,，那是一個(gè)需要小心謹(jǐn)慎、仔仔細(xì)細(xì)完成的工作,，從選料,、裝配到質(zhì)檢，任何一步的馬虎都有可能釀成災(zāi)難,。

圖07：假貨電池外觀仿真度極高（左側(cè)為仿冒品,，右側(cè)為真品），雖然在印刷工藝,、外殼材質(zhì)上與真品是區(qū)別的,，但普通消費(fèi)者常常難以分辨

假冒電池用料差，但最可怕的并非材料上的差異,，而是他們對(duì)于產(chǎn)品的態(tài)度非常不嚴(yán)謹(jǐn),。由于幾乎無需為自己的品牌口碑負(fù)責(zé)，他們的裝配過程馬馬虎虎,，甚至有的偷工減料,，省去保護(hù)電路。部分下游經(jīng)銷商為了追求利潤,，會(huì)使用假冒電池偷偷更換原裝電池,，等于給用戶埋下了一顆炸彈,。當(dāng)然，還有一種情況是許多微型企業(yè)技術(shù)不過關(guān),，缺少經(jīng)驗(yàn)豐富的工人,，產(chǎn)品質(zhì)量控制不夠嚴(yán)格，產(chǎn)品故障率居高不下,。

假如工人裝入電解液不夠,，就會(huì)導(dǎo)致電池容量降低，而虛焊,、電解液鋰鹽含量低又會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻升高,，其他如電壓不足、超厚等問題,，也都是由于原料或裝配上出了毛病,，對(duì)于我們最關(guān)心的短路與爆炸，也有可能是焊縫漏氣,、隔膜有漏洞,，正負(fù)極材料沒有處理好等許多原因造成。另外,，我們知道高活性鋰化合物對(duì)水相當(dāng)敏感,，接觸即會(huì)發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)。為避免空氣中的濕度影響產(chǎn)品質(zhì)量,，正規(guī)工廠會(huì)采用除濕設(shè)備,，在非常干燥的條件下真空注入電解液，大大降低了電解液和極板的吸水幾率,，但不合格鋰電池廠家對(duì)此類問題不太重視,。

總而言之，防護(hù)措施就擺在那里,，但廠商是否遵循,，以及執(zhí)行力度上的差異就各有不同了，我們應(yīng)盡量購買正規(guī)廠商的產(chǎn)品,，不要貪圖便宜購買一些打著“水貨,、尾貨”旗號(hào)的假冒產(chǎn)品。在購買數(shù)碼產(chǎn)品時(shí),，最好在正規(guī)經(jīng)銷商處購買,，常常網(wǎng)購的朋友就更要留個(gè)心眼,，必須要求賣家配備原裝電池,，而且我們自己也要學(xué)會(huì)鑒定假冒電池的小技巧。正確使用品質(zhì)優(yōu)秀的鋰電池,，在重重防護(hù)措施的保障下,，出現(xiàn)燃燒爆炸的可能性微乎其微,，概率低于億分之一，我們被電池炸傷的可能性,，其實(shí)比彩票中大獎(jiǎng)還要低一些,。