三星手機電池緣何頻頻爆炸

2016年09月19日10:11  來源:科技日報

　　上周，質檢總局發布通告稱，三星(中國)投資有限公司召回部分Galaxy Note7。據悉，本次召回范圍內的電話機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，出現短路現象，導致電池異常發熱，極端情況下可能發生燃燒，存在安全隱患。

　　電池隔膜為何會變薄？變薄后會導致哪些安全隱患？科技日報記者采訪了中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所的陳立桅研究員為您進行科學解讀。

　　電池隔膜變薄為什么會發生燃燒呢？

　　陳立桅介紹，手機電池使用的鋰離子電池，是通過鋰離子在正極與負極之間的來回運動而實現電池的充放電功能。在充電時，充電器的電流將正極中的鋰離子趕了出來，這些鋰離子經過正極與負極之間的電解液“游”到負極中；而放電時，這些鋰離子又從負極中經過電解液“游”回正極中，為手機工作提供了電能。在這個過程中，正極與負極一定不能直接接觸，否則就會發生短路，造成電池的異常發熱，甚至會導致起火爆炸等危險。

　　如何保證電池內部的正極與負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”呢？這就是通過鋰離子電池中的一個關鍵材料——隔膜來實現的。

　　那么，隔膜變薄是生產設計失誤還是另有隱情？

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

　　陳立桅表示，手機廠商非常關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裝進更多的電能，以延長續航能力。”

　　但是，業內共識，電池能量密度的提升需要一個長期的過程。陳立桅向記者解釋：“儲能行業和電子行業的發展規律有很大不同：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目成指數增長，大約每18個月就能提高一倍；而電池性能的提升過程是臺階形的，在現有電池材料基礎上，能量密度每年能有2%—3%的提升已經相當不錯。” 因此，電子產品的性能提升與電池的能量密度提升之間存在一個剪刀差，并且隨著時間不斷擴大。

　　陳立桅坦言，目前手機電池的能量密度已經逼近“極限”，廠商為了能在更小的體積內提供更多的能量，只能想方設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，就能多裝一點點正極和負極材料，可以提升電池能量密度和手機的續航時間。但是，越薄的隔膜對工藝的要求越嚴格，稍微的質量瑕疵或電池工藝失誤都有可能造成隔膜缺陷，進而導致電池的短路。”陳立桅道出了其中的風險。

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

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