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技术已到极限厂商增加手机续航很可能出事故

2019年05月15日 栏目:网络

9月9日消息,据外媒报导,近Note 7庞大的召回计划再次让电池爆炸成为人们关注的焦点,那末其背后有什么缘由和科学道理吗?如果电池爆炸

9月9日消息,据外媒报导,近Note 7庞大的召回计划再次让电池爆炸成为人们关注的焦点,那末其背后有什么缘由和科学道理吗?

如果电池爆炸,往往要厂家来背,因为它们没能在生产过程中稳定电池的化学性质。同时,专家认为电池爆炸也可能是厂商将电池技术推向极限的结果。随着屏幕的变大、处理器的变块,智能设备对电池的要求越来越高,而大容量和高速快充这两个元素让电池的压力愈来愈大。

美国康奈尔大学的材料科学家林登认为,从理论上来说,我们已经释放了电池90%的潜力,即续航时间已到达极限值的近90%。因此,各大厂商现在的努力都是在榨取电池的极限潜能。为了让自家产品取得更好的续航,各家厂商简直就是在搞军备竞赛,林登说道。这种趋势正在造成另一种结果,各家厂商的电池普遍都会过度充电,因此发生事故的几率正在不断上升。

原因1:阴阳两极密切接触

三星Note 7电池爆炸是由于在部份上,本来不能相互接触的电池阴阳两极触碰到一起。不过,这只是引起爆炸的原因之一,锂离子电池爆炸也有其他常见的原因,而这主要是因为我们对性能要求越来越高。

要解释电池爆炸的相关科学原理,我们首先要了解电池的工作原理。电池上都有两个电极,其中一个电极含正电离子,被称为阴极。阴极里充满锂元素,它是燃料存储的地方。另一个相对的电极含负电离子,被称为阳极。

在充电过程中,锂离子会从阴极移动到阳极。而电池在使用过程中(放电),锂离子的运动方向则正相反。阴阳两级之间会存在一种名为电解质的化学物质,它能够帮助电离子移动,传导电流。虽然锂离子的运动的电池的主要做功方式,但它们不能抄近路,即正负两极不能接触。而为了防止这种情况发生,电池制造商一般会在阴阳两极之间放上隔板。

而Note 7的爆炸首恶正是这个隔板,隔板出现了缺陷,正负两极发生亲密接触,电能直接流向中间的电解质而非两侧的电极,随后就是嘭的一声电池爆炸了。

电解质本身其实并不稳定,因此电离子移动中也会受干扰变得不稳定。当有大量热量产生(无论是内部还是外部),电解质就有可能与其他物质产生化学反应,产生气体并释放更多热量。如果这1过程没能得到有效控制,就会产生热失控现象,随后等待电池的就是爆炸或起火。

原因2:过度充电和充电过快

这也是厂商在设备中加入过热关机机制的原因。不过这只是引起爆炸的一种原因,有时电池过度充电或充电过快也会引发危险。

过度充电就像在桶中灌入过多的水。对水桶来说,水多了就多了,满了流出去就是,但电池可不行。过度充电时,会有过多的锂元素进入阳极。固然,普通人也没必要担心,从理论上来说,你放在床头充了一夜的并不会有甚么问题,由于厂商的设计会自动避免电池产生过充。真正致使电池出问题的原因是制造商在生产过程中的疏忽,它们的电池电路出了问题,无法阻挠过度充电。

普林斯顿大学材料专家斯坦加特表示,电池就像一个橡皮筋,充电时,就好像你在拉伸橡皮筋,而使用电池时,就好像在释放它。如果你将橡皮筋拉得太紧,它就会直接断掉。

此外,充电过快也是造成爆炸的另一个原因。在短时间内向电池充入太多的电能必然会为电池带来巨大压力,如果电池发生短路,就会引起危险。

如果把电池比喻为两个盛放鸡蛋的板条箱,那么充电时锂离子需要在这两个鸡蛋板条箱之间穿梭,以便稳妥地堆积在里面。如果缓慢充电,锂离子有足够的时间在板条箱里找到自己的位置。但是,如果充电过快,或充电过度,锂离子就会手忙脚乱,终究在板条箱外面堆积起来。如果每次都产生此类现象,锂离子在箱外的堆积会愈来愈严重并终究导致电池短路。

缘由3:高电压

引发电池事故的另一个常见原因是高电压,利用这种手法,厂商能让电池存储更多电能。电压和电流就像瀑布和水流,瀑布越高,下面的流水就越多。同理,电压越高,电池里存储的电能就越多。所以,制造商试图通过在电池中加入像镍等元素使电压升高。不过,电压越高,电解质越容易产生化学反应,继而导致起火或爆炸。

新型电解质正在研发中

眼下,许多科学家正试图开发一种全新的不容易起火的电解质,科学家们为其定名离子液体。与一般电解质相比,离子液体需要更多的热量才会形成可燃气体,这类新型电解质要安全得多,但坏处是它有可能会缩短电池续航时间。

过去几十年中,电池技术一直在不断进化,但它始终赶不上人们的需求,不过厂商们必须铭记一个信条,那就是以安全为代价来满足用户需求终将砸了自己的脚。

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