由于電池爆炸問題,三星近日宣布在全球范圍召回Galaxy Note 7。智能手機(jī)為什么還會發(fā)生爆炸呢?《連線》網(wǎng)站撰文稱三星事件提醒了人們電池技術(shù)仍是隱患因素,并詳解了電池的運(yùn)行方式和手機(jī)的安全機(jī)制。
以下是文章主要內(nèi)容:
周五早上,三星證實(shí)宣布召回數(shù)百萬部Galaxy Note 7智能手機(jī)。背后的原因聽起來它更像是出自特克斯·艾弗里(Tex Avery)的卡通片,而非我們的現(xiàn)實(shí):許多人報告稱設(shè)備出現(xiàn)過熱,燃燒,甚至爆炸。
與其它的同類事件一樣,罪魁禍?zhǔn)资请姵?。正是因?yàn)殡姵貑栴},Galaxy Note 7被召回,電動滑板車一直都被認(rèn)為是危險產(chǎn)品,波音必須要將787停在鋪有泊油碎石的飛機(jī)跑道上,每隔一段時間就會出現(xiàn)有關(guān)智能手機(jī)或者筆記本電腦爆炸的報道。
事實(shí)上,三星事件不尋常的地方只有規(guī)模,以及該公司激進(jìn)的回應(yīng)。三星還沒有公布該事故發(fā)生的具體原因,但專家們認(rèn)為原因可能有很多。歸根究底,都是鋰離子電池問題。
電池如何運(yùn)作
要理解鋰離子電池為什么頻頻引發(fā)事故,我們需要對它們的運(yùn)作方式有個大概的了解。它們有3個主要組成部分:一端陽極,一端陰極,以及兩端之間的電解質(zhì)。電壓產(chǎn)生后,會驅(qū)使鋰離子從一端轉(zhuǎn)向另一端,進(jìn)而充電和放電。
這一過程絕大部分時間都不會引發(fā)問題。但一旦有問題出現(xiàn),問題會變得非常嚴(yán)重,且會快速惡化。
“有幾件危險的事情可能會發(fā)生?!卑⒇晣覍?shí)驗(yàn)室儲能研究聯(lián)合中心主任喬治·克拉布特里(George Crabtree)指出,“其中一件是過度充電,這會導(dǎo)致發(fā)熱,進(jìn)而導(dǎo)致陽極發(fā)生多余的化學(xué)反應(yīng)?!边@個問題在放電時也可能會發(fā)生??死继乩镎f,陰極包含氧化物,氧化物能夠與電解質(zhì)中的有機(jī)材料結(jié)合,然后產(chǎn)生熱量?;煊须s質(zhì)的“劣質(zhì)”電池也有可能導(dǎo)致預(yù)想不到的后果。
如果你覺得“多余的化學(xué)反應(yīng)”是不祥預(yù)兆,你沒錯,特別是在它們引起熱逃逸的時候?!搬尫懦龅臒崃刻?,以致于溫度上升,化學(xué)反應(yīng)因而變得更加快速?!笨死继乩镎f道,“那是大家都擔(dān)心的問題。”
那是因?yàn)樵搯栴}最終會導(dǎo)致你的口袋冒火。一旦放熱反應(yīng)達(dá)到150攝氏度左右,它就會持續(xù)進(jìn)行,直至有東西著火。
這些問題并不一定在你第一次給智能手機(jī)充電時就會發(fā)生;它們會慢慢形成?!澳愕玫降碾姵卦诮?jīng)過很多個充放電周期后可能會變得沒那么強(qiáng)健?!笨死继乩镎f,“電解質(zhì)中的某種合成錯誤,又或者電極開始累加,都會引發(fā)小型的化學(xué)反應(yīng)。久而久之,你就會遭遇嚴(yán)重的化學(xué)反應(yīng)?!?/p>
出錯的東西越多,會造成破壞的化學(xué)反應(yīng)就會越多。簡單來說,鋰離子電池非常復(fù)雜,一旦出錯就會引發(fā)嚴(yán)重的后果。
安全機(jī)制
電池制造商知道這一點(diǎn),三星和它的供應(yīng)商亦然。所以他們實(shí)施了安全機(jī)制來防止事故發(fā)生。
“電池本身含有一個芯片,該芯片是旨在防止事故發(fā)生的保護(hù)電路。”在線維修社區(qū)和零部件零售商iFixit聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO凱爾·韋恩斯(Kyle Wiens)說道。iFixit最近對Galaxy Note 7進(jìn)行了拆解,檢驗(yàn)了該款手機(jī)所有的內(nèi)部元件。
韋恩斯在拆解后指出,可以說沒有一樣?xùn)|西必定會導(dǎo)致Galaxy Note 7的過熱問題。他說,該手機(jī)是有一些潛在的危險信號;一方面,它使用高電壓電池,另一方面它的玻璃后殼的散熱效果沒有金屬后殼那么好。不過,我們沒有理由認(rèn)為那些因素是過熱問題的核心原因,尤其是考慮到類似的智能手機(jī)并沒有發(fā)生爆炸。
“相比前幾代產(chǎn)品,Galaxy Note 7并沒有明顯的不同。”韋恩斯指出。
目前來看,保護(hù)電路似乎沒有起到作用。正常情況下,一旦電池達(dá)到特定問題,保護(hù)電路會馬上關(guān)閉電池。但這一點(diǎn)也無法百分百肯定。一方面,三星方面還沒有透露具體的原因,只是說“電池問題”。另一方面,該公司很有可能是同時從幾家供應(yīng)商采購電池。我們不知道是誰提供了有問題的電池;我們只知道召回行動適用于所有在中國以外地區(qū)出售的Galaxy Note 7。
不管怎么樣,現(xiàn)有的安全防護(hù)措施顯然不是不會出錯。不過,那也不意味著我們一輩子都要面臨設(shè)備爆炸的問題。
電池的新研發(fā)方向
克拉布特里說,“以汽油為例,我們喜歡它,是因?yàn)槲覀兡軌驅(qū)⑵淙紵?,產(chǎn)生大量的能量來驅(qū)動我們的汽車行駛。同樣地,由于我們喜歡它的原因,它很危險。”
鋰離子電池并不是這樣。它們的可燃性并不是內(nèi)在屬性;它是一種沒有人愿意看到的副反應(yīng)??死继乩镏赋?,“原則上,你可以設(shè)計出完全沒有那些副反應(yīng)的電池。”
目前,那一方向已經(jīng)有進(jìn)展。今年早些時候,斯坦福大學(xué)研究人員發(fā)布論文,提出一種當(dāng)電池溫度上升時將其關(guān)閉的被動方法:隔膜,在發(fā)熱環(huán)境中會慢慢擴(kuò)張,能夠擴(kuò)張到足以關(guān)閉電流的程度。一直以來,我們都需要在有效性和安全性之間做出權(quán)衡,不過權(quán)衡正變得越來越小了。
韋恩斯說,“我們針對電池的努力大部分都是圍繞它的安全方面?!?/p>
這并不能給Galaxy Note 7的用戶帶來幫助。但至少,未來電池引發(fā)的爆炸事件有望大大減少。