鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:8467次 | 2021年04月14日
手機(jī)電池真的會(huì)爆炸嗎?什么情況下會(huì)爆炸?怎么預(yù)防手機(jī)電池爆炸
三星將GalaxyNote7的召回歸咎于部分手機(jī)上,原本不能互相接觸的電池陰陽兩極觸碰到一起。由于電池相對的兩側(cè)有陰陽兩個(gè)電極,陰極里充滿鋰元素,它是燃料存儲(chǔ)的地方。在充電期間,鋰離子從陰極移動(dòng)到陽極。當(dāng)電池使用時(shí),鋰離子向相反的方向移動(dòng)。在陰極和陽極之間的是被稱為電解質(zhì)的化學(xué)物質(zhì),它們能夠幫助電離子移動(dòng),傳導(dǎo)電流。雖然電離子要從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè),但陰陽兩極本身絕對不能接觸。為了防止這種情況發(fā)生,電池制造商在陰陽兩極之間插入了隔板。
Note7的電池問題是隔板有缺陷,陰陽兩極觸碰到一起。這被認(rèn)為是最糟糕的失敗,因?yàn)樗鼧O有可能會(huì)引起火花,甚至可能發(fā)生爆炸。美國康奈爾大學(xué)材料科學(xué)家LyndenArcher表示說,當(dāng)兩個(gè)電極接觸時(shí),電能直接流向中間的電解質(zhì)而非兩側(cè)的電極。
電解質(zhì)本身是不太穩(wěn)定的,電離子在其中的移動(dòng)也會(huì)不穩(wěn)定。當(dāng)有大量的熱量出現(xiàn)時(shí),無論是通過兩個(gè)電極互相接觸還是僅僅因?yàn)橥獠窟^熱,電解質(zhì)都可能與其它化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),出現(xiàn)氣體,釋放更多的熱量。隨著化學(xué)反應(yīng)的反復(fù)發(fā)生,氣體以越來越快的速度釋放越來越多的熱量。這個(gè)過程將出現(xiàn)熱失控,并可能導(dǎo)致起火。
手機(jī)電池真的會(huì)爆炸嗎?
會(huì)的。電池中負(fù)責(zé)存儲(chǔ)電能的是電芯部分,但當(dāng)過充、過放時(shí),有可能會(huì)擊穿劣質(zhì)電池電芯中的隔膜,使電芯短路,造成高溫高壓而爆炸。所以手機(jī)電池在充電的過程當(dāng)中最易發(fā)生爆炸。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
什么情況下會(huì)爆炸?
除了充電爆炸外,手機(jī)電池在沒充電時(shí)也會(huì)發(fā)生爆炸情況。原因是手機(jī)之前充電時(shí)已造成了高電壓,達(dá)到了電池外殼的臨界點(diǎn),當(dāng)外界溫度、壓力超過臨界點(diǎn)時(shí),就會(huì)發(fā)生爆炸。
簡單來說,造成手機(jī)電池爆炸的重要原因有三點(diǎn):
1.電池質(zhì)量
目前國內(nèi)發(fā)生的多起手機(jī)爆炸事故多由于假冒原裝電池引起。業(yè)內(nèi)資深人士揭露,這些假冒的原裝電池都是舊電池回收翻新,原材料雜質(zhì)過多、工藝不合格、電池安全保護(hù)的相關(guān)設(shè)計(jì)不到位等,都會(huì)造成電池爆炸。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
利用高能同步X光射線,倫敦大學(xué)(UniversityCollegeLondon)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致鋰離子電池過熱并爆炸的連鎖反應(yīng)的原因。圖片來源:DonalFinegan,UCL
實(shí)時(shí)圖像揭示了導(dǎo)致鋰離子電池爆炸的連鎖反應(yīng)。
這一連鎖反應(yīng)發(fā)生在幾個(gè)毫秒之內(nèi):過熱的電池模塊出現(xiàn)了多米諾效應(yīng),出現(xiàn)了越來越多的熱量,并最終導(dǎo)致爆炸。發(fā)表在2015年四月二十八日的NatureCommunications上的研究顯示,事實(shí)證明不是所有的電池都會(huì)爆炸。
作為倫敦大學(xué)的化學(xué)工程師,PaulShearing是這一研究的合著者。他說道:某些安全功能的存在可以減輕或平息這種熱能失控。這些功能包括電池內(nèi)部的機(jī)械支撐。
電池不是罪魁禍?zhǔn)赘邷夭趴膳?/p>
想要了解為何鋰離子電池總是肇事者,就要先了解鋰離子電池的構(gòu)造。鋰離子電池兩端分為正負(fù)兩極,中間裝著電解液,電壓流經(jīng)電解液,將鋰離子從一端帶到另外一端,這就是充電與放電的過程。
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鋰離子電池的構(gòu)造
通常這個(gè)過程不會(huì)有什么問題,但當(dāng)問題發(fā)生時(shí),就會(huì)以非??斓乃俣瘸霈F(xiàn)極大的后果。至于會(huì)有什么問題呢?常見的問題之一就是過度充電而導(dǎo)致電池過熱,甚至進(jìn)一步使正極出現(xiàn)化學(xué)變化,最終可能起火燃燒或是爆炸??蓜e認(rèn)為電池過熱只會(huì)發(fā)生在過度充電,同樣地,過度放電也會(huì)發(fā)生同樣意外,因?yàn)樨?fù)極包含了氧化物,會(huì)與電解液出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而放熱。而劣質(zhì)電池還可能因?yàn)橛须s質(zhì)跑進(jìn)電解液中而導(dǎo)致上述反應(yīng)。
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溫度過熱的電池發(fā)生爆炸
可別小看電池過熱這個(gè)問題,因?yàn)檫^熱會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)加速,一旦溫度持續(xù)飆升到150℃甚至超過,就很有可能在你的口袋裡或是包包中起火燃燒。
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劣質(zhì)鋰離子電池很容易出現(xiàn)溫度過高現(xiàn)象
至于鋰離子電池何時(shí)可能會(huì)過熱呢?這很難說。有些劣質(zhì)或有問題,或是在不當(dāng)使用的情況下的鋰離子電池很可能在第一次充電或放電就嚴(yán)重過熱;而有些可能隨著充放電循環(huán)次數(shù)的新增而衰弱,導(dǎo)致過熱。無論是正負(fù)極還是電解液,只要有一點(diǎn)問題,就可能釀成大禍。
鋰離子電池遇到空氣
是鋰元素,被氧化。鋰在元素周期表中可以看到是一種非常活潑的元素。
手機(jī)的電池一般都是鋰離子電池。鋰離子電池很活潑,被氧化,燃燒。
鋰(Li)是一種銀白色的金屬元素,質(zhì)軟,是密度最小的金屬。用于原子反應(yīng)堆、制輕合金及電池等。鋰和它的化合物并不像其他的堿金屬那么典型,因?yàn)殇嚨碾姾擅芏群艽蟛⑶矣蟹€(wěn)定的氦型雙電子層,使得鋰容易極化其他的分子或離子,自己本身卻不容易受到極化。這一點(diǎn)就影響到它和它的化合物的穩(wěn)定性。
所以千萬不要輕易自己去做鋰離子電池穿刺試驗(yàn)。
角度過大的彎折會(huì)讓電池膨脹冒煙:它的內(nèi)部短路了。想想大屏手機(jī)掰彎了也會(huì)有危險(xiǎn)啊。
電池穿刺后,電池即刻膨脹、冒煙!
2.電芯長期過充
長時(shí)間充電狀態(tài)下,過充、過電流也會(huì)導(dǎo)致高溫高壓,發(fā)生隱患。鋰離子電池在特殊溫度、濕度及接觸不良等狀況下可能瞬間放電而出現(xiàn)大量的電流,發(fā)生自燃或爆炸情況。
3.電池短路
當(dāng)手機(jī)處在高溫狀態(tài),或受到撞擊、金屬摩擦等情況時(shí),可能會(huì)造成電池短路,發(fā)生爆炸。
電池兩極短路后,極片很快出現(xiàn)明火并被燒斷。假如極片沒有斷裂、斷持續(xù)短路,電池接下來將會(huì)膨脹、冒煙、燃燒……
怎么樣使用鋰離子電池,防止手機(jī)爆炸?
1.選用質(zhì)量過硬的原裝電池
電池會(huì)爆炸歸根結(jié)底還是電池質(zhì)量的問題。一定要選擇原裝電池,防止使用山寨、劣質(zhì)電池。電池外表一般會(huì)包上一層安全膜,當(dāng)電池壓力達(dá)到一定峰值時(shí),就會(huì)爆開安全膜釋放壓力,保護(hù)電池不爆炸。但山寨電池、劣質(zhì)電池未必有安全膜保護(hù)電池安全,購買電池時(shí)首先要捏一下電池,內(nèi)部特別軟或特別硬的都是假電池。價(jià)格貴些的品牌電池與幾十元的山寨電池不只是價(jià)格上的差別。
另外,被堅(jiān)硬物敲擊或有嚴(yán)重劃痕的電池也最好換一個(gè)。對一體機(jī)來說(如iPhone、華為的P系列、小米等等)在潮濕環(huán)境或進(jìn)水后,不要盲目充電試機(jī),以免造成短路引發(fā)手機(jī)爆炸。
2.選用質(zhì)量過硬的充電器
鋰離子電池充電過程一般是先恒流,再恒壓,原廠手機(jī)充電器有充滿后自放電的功能,就是為了防止過充電。山寨、劣質(zhì)充電器沒有此項(xiàng)功能。
3.注意電池溫度
手機(jī)充電時(shí)要放在通風(fēng)的位置,不要將電池背部朝下,防止電池在充電過程中因?yàn)闇囟冗^高而爆炸。其次,在使用手機(jī)時(shí),尤其是運(yùn)行大型手機(jī)游戲的狀態(tài)下,一定要適度,不要讓手機(jī)溫度變得太高。
也不要低溫狀態(tài)下給手機(jī)充電。在0度以下的低溫狀態(tài)時(shí),充電的電量會(huì)明顯低于正常電量,進(jìn)而導(dǎo)致正負(fù)極反應(yīng)不充分平衡率無法實(shí)現(xiàn),致使多余的鋰離子形成晶體析出,導(dǎo)致隔膜被刺穿,使電池內(nèi)部發(fā)生短路引發(fā)爆炸。
不要將電池放在高溫環(huán)境下,也不要對其進(jìn)行劇烈的打擊和擠壓,還要防止電池被陽光暴曬。
4、發(fā)現(xiàn)異常時(shí)停止充電
充電時(shí)假如發(fā)現(xiàn)手機(jī)異常應(yīng)立馬斷電,斷電后不要立刻使用手機(jī)。假如出現(xiàn)電池變形或者鼓起的情況,不要再使用。
鋰離子電池充電要求首先恒流充電,即電流一定,而電池電壓隨著充電過程逐步升高,當(dāng)電池端電壓達(dá)到4.2V(4.1V),改恒流充電為恒壓充電,即電壓一定,電流根據(jù)電芯的飽和程度,隨著充電過程的繼續(xù)逐步減小,當(dāng)減小到0.01C時(shí),認(rèn)為充電終止。(C是以電池標(biāo)稱容量對照電流的一種表示方法,如電池是1000mAh的容量,1C就是充電電流1000mA,注意是mA而不是Ah,0.01C就是10mA。)為何認(rèn)為0.01C為充電結(jié)束:這是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18287-2000所規(guī)定的,也是討論得出的。以前大家普遍以20mA為結(jié)束,郵電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T998-1999也是這樣規(guī)定的,即不管電池容量多大,停止電流都是20mA。國標(biāo)規(guī)定的0.01C有助于充電更飽滿,對廠家一方通過鑒定有利。另外,國標(biāo)規(guī)定了充電時(shí)間不超過8小時(shí),就是說即使還沒有達(dá)到0.01C,8小時(shí)到了,也認(rèn)為充電結(jié)束。(質(zhì)量沒問題的電池,都應(yīng)在8小時(shí)內(nèi)達(dá)到0.01C,質(zhì)量不好的電池,等下去也無意義)鋰離子或鋰聚合物電池組的最佳充電速率為1C,這意味著一個(gè)1000mAh的電池組要以1000mA的電流進(jìn)行快速充電,以這種速率充電可以實(shí)現(xiàn)最短的充電時(shí)間,而且不會(huì)降低電池組的性能及縮短使用壽命。關(guān)于容量不斷新增的電池組,欲達(dá)到這種滿意的充電速率,提高充電電流值是不可防止的。
1.鋰離子電池充電要求的最適合電流是多少?
鋰離子電池充電要求首先恒流充電,即電流一定,而電池電壓隨著充電過程逐步升高,當(dāng)電池端電壓達(dá)到4.2V(4.1V),改恒流充電為恒壓充電,即電壓一定,電流根據(jù)電芯的飽和程度,隨著充電過程的繼續(xù)逐步減小,當(dāng)減小到0.01C時(shí),認(rèn)為充電終止。(C是以電池標(biāo)稱容量對照電流的一種表示方法,如電池是1000mAh的容量,1C就是充電電流1000mA,注意是mA而不是Ah,0.01C就是10mA。)為何認(rèn)為0.01C為充電結(jié)束:這是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18287-2000所規(guī)定的,也是討論得出的。以前大家普遍以20mA為結(jié)束,郵電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T998-1999也是這樣規(guī)定的,即不管電池容量多大,停止電流都是20mA。國標(biāo)規(guī)定的0.01C有助于充電更飽滿,對廠家一方通過鑒定有利。另外,國標(biāo)規(guī)定了充電時(shí)間不超過8小時(shí),就是說即使還沒有達(dá)到0.01C,8小時(shí)到了,也認(rèn)為充電結(jié)束。(質(zhì)量沒問題的電池,都應(yīng)在8小時(shí)內(nèi)達(dá)到0.01C,質(zhì)量不好的電池,等下去也無意義)鋰離子或鋰聚合物電池組的最佳充電速率為1C,這意味著一個(gè)1000mAh的電池組要以1000mA的電流進(jìn)行快速充電,以這種速率充電可以實(shí)現(xiàn)最短的充電時(shí)間,而且不會(huì)降低電池組的性能及縮短使用壽命。關(guān)于容量不斷新增的電池組,欲達(dá)到這種滿意的充電速率,提高充電電流值是不可防止的。
2.鋰離子電池充電要求的最適合電壓是多少?
鋰離子電池標(biāo)稱電壓3.7V(3.6V),充電截止電壓4.2V(4.1V,根據(jù)電芯的廠牌有不同的設(shè)計(jì))怎么樣差別電池是4.1V還是4.2V:消費(fèi)者是無法區(qū)分的,這要看電芯生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品規(guī)格書。有些牌子的電芯是4.1V和4.2V通用的,比如A&TB(東芝),國內(nèi)廠家基本是4.2V。把4.1V的電芯充電到4.2V會(huì)怎么樣:會(huì)使電池容量提高,感覺很好用,待機(jī)時(shí)間新增,但會(huì)減短電池的使用壽命。比如原來500次,減少到300次。同樣道理,把4.2V的電芯過充,也會(huì)減短壽命。鋰離子電芯是很嬌嫩的。既然電池內(nèi)有保護(hù)板,我們是否就可以放心了呢:不是,因?yàn)楸Wo(hù)板的截止參數(shù)是4.35V(這還是好的,差的要4.4到4.5V),保護(hù)板是應(yīng)付萬一的,假如每次都過充,電池也會(huì)很快衰減的。
3.蘋果iPhone的電池規(guī)格是多少?
蘋果iPhone的電池規(guī)格是標(biāo)稱電壓3.7V,充電截止電壓4.2V,電池容量1400mAh,按照我們上面的所講的,最佳充電速率1C,要達(dá)到1400mA的電流開始充電,電壓為3.7V,在電壓達(dá)到4.2V后,開始進(jìn)行恒壓充電,直到達(dá)到0.01C也就是14mA停止充電。
4.usb接口和充電器的電壓、電流分別是多少?
usb接口的電流是500mA,電壓是+5V,假如在充電過程中打開HWinfo,你也可以看到ExternalPower一項(xiàng)是500mA充電器是為iPhone設(shè)計(jì)的,電壓我想大家都明白那個(gè)白色的,可以插進(jìn)電源插座的小方塊是干什么的吧,就不用我再說了吧?使用充電器充電是,打開HWinfo可以看到ExternalPower一項(xiàng)是1000mA綜上所述,當(dāng)你使用usb來充電的時(shí)候,電壓是+5V,而電流只有500mA,我們在參考1、2問題的答案就了解這種辦法會(huì)新增電池容量,用起來很爽,但是會(huì)減短電池使用壽命。當(dāng)使用充電器來充電時(shí),大家可能會(huì)問,你不是說最佳速率是1C嗎?那iPhone應(yīng)該是1400mA的充電電流才對啊,沒錯(cuò),可是國家還有一個(gè)規(guī)定,國標(biāo)規(guī)定的低倍率充電是0.2C(仲裁充電制式),還以iPhone的1400mAh容量的電池為例,就是280mA,理論上越小對電池越有好處。但你總不能為了一塊電池充電等3天吧。(容量mAh=電流mA×時(shí)間h)所以蘋果選擇了0.7C,大部分的電池在0.5C--0.8C之間5你們可以選擇了!很明顯有人使用usb充電,感覺時(shí)間較長,但是那是以犧牲電池壽命作為代價(jià)的。