你的口袋中有“炸彈”？

演講者：南陽(yáng)

推薦單位：北京腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)

各位老師同學(xué)，大家下午好。我是來自北京腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)的南陽(yáng)，我今天要講的題目是《你的口袋中有炸彈》。大家可能會(huì)覺得有些莫名其妙，怎么著就有炸彈了？看到副標(biāo)題大家就會(huì)明白了，原來我指的是每個(gè)人都揣在口袋里的智能手機(jī)。

鋰電池在消費(fèi)電子和新能源汽車領(lǐng)域有著不可替代的作用。但同時(shí)，鋰電池也是十分的危險(xiǎn)，非常容易發(fā)生起火爆炸。據(jù)鋰電大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2016年，全球就發(fā)生了五十多起鋰電池起火爆炸的事件，其中以某品牌Note 7手機(jī)在全球30多起手機(jī)爆炸事件中影響最大，從首次發(fā)生爆炸到該機(jī)型停產(chǎn)僅僅47天。

網(wǎng)友們也多才多藝，編了各種搞笑的段子來調(diào)侃。比如，有人笑稱解鎖手機(jī)安全充電新姿勢(shì)，得全副武裝，穿防爆服。還有個(gè)笑話是湯姆準(zhǔn)備去打劫一家手機(jī)店，結(jié)果沒等動(dòng)手了，“蹦”，這只貓給嚇傻了……水涼了怎么辦？用手機(jī)加熱，熱能轉(zhuǎn)換效率高。打仗沒彈藥了，別忘了你的手機(jī)還可以扔出去。

調(diào)侃歸調(diào)侃，手機(jī)爆炸帶來一些慘痛后果足以引起我們的重視。2018年6月，馬來西亞搖籃基金私人有限公司CEO——納茲林，午休時(shí)在床邊給手機(jī)充電。手機(jī)電池因過熱爆炸并引發(fā)火災(zāi)，納茲林頭部被嚴(yán)重炸傷，最終身亡。這也是近期由手機(jī)電池爆炸造成的最嚴(yán)重事故之一。這個(gè)鍋呢Note7不背，因?yàn)檫@是2018年發(fā)生的事情，而Note7早就被回收了。

除了手機(jī)，在更大的領(lǐng)域——數(shù)碼鋰電池，也有一些鋰電池爆炸的事故，還有電動(dòng)汽車領(lǐng)域，鋰電池工廠也發(fā)生過不少的起火爆炸事故，危及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。航空上也在逐漸禁止運(yùn)輸鋰電池及其產(chǎn)品，對(duì)乘客隨身攜帶的鋰電池的容量也作出了一些限制。不過手機(jī)不用擔(dān)心，是可以帶的，除了之前提到的那個(gè)牌子的手機(jī)。

大家身邊多多少少發(fā)生或聽說過鋰電池爆炸或起火的事情。那么有人就很想知道，鋰電池為什么爆炸，我們?cè)撊绾伟踩厥褂檬謾C(jī)電池，更長(zhǎng)遠(yuǎn)一點(diǎn)的呢，鋰電池該何去何從。

首先，鋰電池為什么會(huì)爆炸？通常說的鋰電池是鋰離子電池。鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。首先有正極和負(fù)極，兩個(gè)存儲(chǔ)鋰離子的大貨倉(cāng)，充放電的時(shí)候鋰離子可以在正負(fù)極來回跑。中間是電解液和隔膜，電解液是鋰離子的運(yùn)輸通道。隔膜防止正負(fù)極接觸，防止短路。還有一種鋰電池是鋰金屬電池，負(fù)極由鋰金屬構(gòu)成，但是現(xiàn)在很 少應(yīng)用，太危險(xiǎn)，技術(shù)難度高。

咱們來看看手機(jī)鋰電池存在的一些安全隱患。電解液含有大量的有機(jī)物，易燃。隔膜一般都非常薄，一旦破損，極易短路，一旦短路，電能直接就轉(zhuǎn)化成熱能，極易起火爆炸。正、負(fù)極這兩個(gè)倉(cāng)庫(kù)在存儲(chǔ)鋰離子的時(shí)候，為圖省事，鋰離子經(jīng)常就近擺放，形成毛刺、枝晶，容易刺穿隔膜，造成短路。鋰電池受外界的擠壓、震動(dòng)、撞擊、高溫等也會(huì)引起起火爆炸。總體上來說，鋰離子電池能量密度大，這個(gè)是它的優(yōu)點(diǎn)，但是炸起來威力也大。

Note7手機(jī)的爆炸原因據(jù)說是設(shè)計(jì)上的不合理，為了追求更長(zhǎng)的續(xù)航和更小的體型，進(jìn)一步壓縮了鋰電池中隔膜的體積，一旦短路，電能高效地轉(zhuǎn)換成熱能，手機(jī)就炸了。為什么不壓縮電解液，正負(fù)極？廠家不會(huì)這么做的，這會(huì)削弱電池的容量和能量。

說了這么多，那么我們?cè)撊绾伟踩褂秒姵啬兀科鋵?shí)大家也不用太擔(dān)心，對(duì)于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國(guó)際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一塊合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件：（1）短路——不起火，不爆炸;（2）過充電——不起火，不爆炸;（3）熱箱試驗(yàn)——不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）;（4）針剌——不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）;（5）平板沖擊——不起火，不爆炸（10kg重物自1m高處砸向電池）;（6）焚燒——不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）。各種折騰，電池還要安全，也是相當(dāng)?shù)膰?yán)格了！

但是咱難保自己的電池就一定是合格的，或者小心點(diǎn)總沒錯(cuò)。誰(shuí)也不希望那個(gè)不幸的人就是自己。我們可以注意這樣一些地方，充電器是否原裝，別隨便亂充，避免長(zhǎng)時(shí)間大功率使用，加強(qiáng)散熱，尤其是愛玩手機(jī)游戲的年輕人。當(dāng)手機(jī)無法充電時(shí)，手機(jī)頻繁自動(dòng)重啟時(shí)，要當(dāng)心，及時(shí)檢查更換。當(dāng)然了，擠壓、震動(dòng)、撞擊、高溫這些外部環(huán)境也要盡量避免。

說了鋰電池這么多不好，鋰電池未來將何去何從？其實(shí)從我放的這幾張圖，大家很容易知道我是持樂觀態(tài)度的。

鋰電池引起的事故很多，但從某種程度上來說是因?yàn)樗\(yùn)用得太廣泛了，放大了它的安全問題。鋰電池具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，比能量和能量密度高，自放電低，荷電保持能力強(qiáng)，儲(chǔ)存和循環(huán)壽命長(zhǎng)，環(huán)境污染低，沒有記憶效應(yīng)，工作溫度范圍大，倍率性能較好，可小型化和做成超薄外形……

鋰電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽(yáng)能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，郵電通信的不間斷電源，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。滲透到人們生活的方方面面。

鋰電池的種類也非常多，分類方法也多，按高矮胖瘦可以分成：圓柱的，紐扣式的，方形的。按照電解液的狀態(tài)，可以分為：液態(tài)的，聚合物的，或者是全固態(tài)的。全固態(tài)電池是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)，固態(tài)電解液很大程度上解決了電池短路的問題，它安全性能高，可以內(nèi)部串聯(lián)獲得高電壓，壽命長(zhǎng)，工作溫度范圍寬，可以做柔性電池。但是它的缺點(diǎn)是界面電阻高，導(dǎo)電性差。

鋰金屬電池，負(fù)極采用金屬鋰或者鋰合金。比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于負(fù)極鋰過于活潑，目前未商業(yè)化使用，仍處在研究階段。1970年代后期，當(dāng)時(shí)“大哥大”手機(jī)使用的就是這種鋰電池。但是問世還不到半年，這種鋰電池就因?yàn)槠鸹鸨ǖ膯栴}，而被全球召回。可見其危險(xiǎn)性。研究人員也進(jìn)行了很多相關(guān)的研究，開發(fā)了很多給鋰金屬穿衣服，做骨架的有趣思路，這也是我博士期間研究的主要方向。

鋰電池未來的發(fā)展趨勢(shì)，必然是安全，高性能，柔性，輕質(zhì)。未來還得看鋰的！謝謝各位老師！