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三星Note7频繁爆炸,锂电池安全问题值得令人深思

来源: | 作者:admin | 分类:分析 | 时间:2016-10-09 | 浏览:9575
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       三星NOTE7锂电池频频爆破,致使三星在全球范围内召回。下文就锂电池爆破因素进行剖析。

  从电解液的角度剖析。因为六氟磷酸锂这种电解盐在相对较低的温度下就能发生分化,而且发生气体,这自身就也许对电池这个封闭环境构成必定风险。例如一些软包的电池就也许发生鼓包景象。此外,因为锂离子电池的电解液运用的是有机电解液,而不是水性电解液,有机质本来就简略焚烧,因而更构成了安全隐患。

  另一方面是隔阂。就像上面介绍的,业界对隔阂的请求通常有两个:一是请求孔径分布均匀,二是确保隔阂资料的强度。假如孔径的强度不够,通过几次充放电就发生了穿孔,则会构成电池的正负极短路,然后发生大量的热,这是锂离子电池爆破的另一个首要因素。

  第三是电极的资料。如今有些正极资料在通过重复的充放电进程以后就有也许会发生形变或许坍塌,这么就会直接致使在电池的电极外表构成一个物理构造上的凸起。这种凸起很也许刺穿隔阂,构成正负极的短路,然后导致爆破。

  终究是电池的过充过放疑问。通常咱们商用的锂离子电池依据正极资料的不一样,作业电压通常在3.5v到3.8v之间,而放电电压通常在2.0v到2.5v之间,有些也许低一点到1.5v,这都是依据不一样的资料来设定的。也即是说咱们在给电池充电时电压通常不能超过3.8v或许4v,而放点电压不能低于1.5v,不然的话就归于过充或许过放,都也许构成电池的安全隐患。

  不过如今对于这个疑问,业界在制造技术方面大多都现已引入了保护电路的机制,这现已在很大程度上避免了因为过充和过放疑问导致的电池安全事端。

  以上是从电池构成构造和作业原理上剖析的有也许出现电池爆破事端的也许因素,可是要找到这次三星Note 7电池事端的详细因素,则有必要拿到事端电池进行实际的剖析。

  作为Note 7国行第4炸事情的当事人,群友老回也参加了本次的硬创公开课评论。 老回发问说:ATL和SDI这两家供应商的电池都出现了疑问,而且手机里的电芯技术也十分老练,会不会这次Note 7电池事端不是电池自身的质量瑕疵导致,而是别的什么因素,比如过充致使的?

  刘建文对此表明:现在的电池出产制造技术是一个十分体系的工程,其间随便一个细小的环节出了疑问都有也许影响到全部电池作业时出现的作用,因而这儿面的因素十分复杂,也许性很多。例如在电芯成型时分的检查环节出了疑问,就也许出现“漏网之鱼”。甚至在电池的出售和运送环节都有也许影响电池功能的终究表现,例如运送环境温度过高时,就也许出现电解盐的开端分化。

  电池出厂前的安全检查环节是怎样的?

  要解说我们对比重视的电池出厂前的检查疑问,需求先简略介绍一下锂离子电池的出产技术。

  1、首要需求准备好电极资料,把正负极资料在反响釜里合浆,即在反响容器里将正负极资料制造好。

  2、然后是涂片,所谓涂片即是把制造好的浆液均匀涂抹在电极载流体上面。下面是烘片,使浆液里的水分和别的的可挥发性有机物挥发掉。烘完片以后是排片,排片即是把电池极片依照制造技术请求排列成需求的姿态。以后是对极片的进一步调整,例如将极片上的一些肉眼可见的粉末刷掉,或许用液压和对滚的方法将极片压对等。

  3、通过上述一系列进程以后,下面会将电极卷绕,然后包裹起来构成电芯。这时尽管还没有参加电解液,电池还不能正常作业,可是现已可以测量到电压和电阻了。因而,在这个制造结点就会开端对电池进行一系列的检查,例如检查电池是不是存在短路和断路等,这就能除掉一部分残次品。

  4、制造完结以后的电芯通常会被装入钢壳以内,这时现已基本具有了电池的外形。下面一个对比首要的进程是装入电解液,以后还要阅历焊接和封口一类的操作,再通过严厉的气密性的检查,一块通常手机用的锂电池就制造完结了。

  5、随后需求在专门的车间对出产好的电池进行“化成”操作。所谓化成即是对电池的正负极资料进行激活的进程,通过化成的电池将在正负极外表构成一个钝化膜。这一进程是十分首要的,在电池出厂之前通常必定会对电池进行化成操作,激活正负极,使电池构成这么一层膜。此外这一进程对化成设备的请求也很高,请求激活电池的电流信号要尽量坚持精准和平稳,不能有太大的动摇。

  此外,有些电池在出厂之前还要进行一些列的耐久度检查,例如让一块电池进行几十次的充放电循环,开端测验一下电池的功能。

  所以总的来说,从制造技术方面看,电池出厂前的检查首要包含电芯检查、气密性检查、成型以后的化成环节和耐久度检查等环节。

  对于上述进程,吴博对和检查环节有关的数据进行了弥补。他表明:电芯成型之前还要做很多和电池的电气特性无关的,化学性质方面的检查。一旦电芯成型,随后要做的即是和电池电子功能有关的一些电气性的检查。此外,电池出产出来以后还要做很多的合规和认证,通常多见的合规和认证就有十几种。

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  如图所示,电池出产今后要满意2014年的国标或许2013年的国标,国际上美国的话还有UL规范,运送还有联合国的UN 38.3规范等等。

  其间联合国的UN 38.3规范,对电池的安全性规定了七八项检查内容。包含低气压的检查,高低温的检查,物理冲击的检查,过充过放的检查,外部意外短路的检查等等,所有的检查项目都做完需求二三十个样品。而因为国标的检查项目有所不同,因而可能又需求二三十个样品。此外每个检查项目的耗时也不尽相同,例如充放电检查动辄就需求十多个小时。

  上述这些规范检查下来,每个规范都要二三十个样品,而且每个规范又富含多个检查项目,这些成果就构成了一个杂乱的数据调集,关于通常的电池厂商或许手机厂商来说,怎么有效办理和使用这些数据也是需求注重和注重的。

  其次是在电池的出产进程中,例如上面说到的电芯成型之前的化学检查,还有刘博士说到的一系列检查进程,比方化成和重复充放电等,这些检查成果也能构成大数据,也是一个大数据的收集和办理的进程,因而也需求特别注意。

  之前有音讯显现,三星爆出Note 7电池事端今后,韩国政府请求三星对每个手机电池都要进行X光的扫描检查。那么检查今后将会构成海量的X光相片,怎么对这些相片进行办理和辨认,怎样处理这些X光相片,也是需求凭借大数据的有关理论知识的。

  还有,刚才刘博士说到现在电池通常都有一个维护电路。在锂电池差不多1000多个亿的商场里,有一批公司即是专门做维护电路的,他们的产值差不多达到了100亿以上,占到全部商场的10%到15%。

  此外,作为Note 7电池供货商之一的ATL公司,近期还有音讯称他们打算在电池内部参加长途办理模块,这么就能完成电池数据的长途报告,在云端对电池的运转情况进行实时的监测和办理。

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  (图中的维护电路可以调理用户对电池的充放电进程,一起对电池的过充过放,以及意外短路等常见疑问也能起到必定的维护效果)

  总归我以为,一旦全部电池的检查与数据采集、办理发作联络,那么这就现已挨近一个大数据的使命了。从电芯成型之前的化学检查,到电池出厂之前的气密性检查、化成进程和耐久度检查,以及出厂之后的各种认证检查,如此很多的检查数据,现已对电池厂商造成了一些迷惑,他们需求跨界寻找一些大数据方面的资本协助。

  两家供货商都发作了电池事端,是不是Note 7的电池规划方案有疑问?

  从事端的状况来看,还不能下这个结论。由于自从榜首块商用的锂离子电池由日本索尼公司在1990年推出以来,他们其时所选用的即是和如今通常手机电池所选用的正负极资料、电解液和隔阂等如出一辙的资料和结构。截止如今现已沿用了二三十年,这个配方没有发作过根本性的改动。所以不能说电池的规划技术上出了疑问,由于假如有疑问那一切的电池就都有疑问了。

  不过,这次Note 7电池事端的发作,确实提示咱们需求在电池的规划环节上做一些改善。比方,刚刚吴博士也说了,在电池出厂检查这个环节,假如能跟大数据、软硬件联系,或者是全检和抽检可以联系起来的话,就能多发现一些瑕疵商品,这也是一个咱们需求改善的方向。

  另外,电池规划方案也需求改善。比方从电解液视点,咱们完全可以在电解液里加一些阻挠电解液燃烧的阻燃剂,防过充过放的添加剂。在隔阂环节,运用强度更大,孔径更均一的原料。在电池维护电路方面,争夺做得更科学更先进等等。

  我自己现在就正在从事电解液方面的研究工作,也即是怎么有效避免电解液燃烧爆破的疑问。研究出来的一些成果在企业中有所运用。总的来说,即是一方面不能果断地以为电池的规划方案有疑问,另一方面又要在技术上继续地进行改善。

  Note 7电池的能量密度是不是偏大,这对电池安全有影响么?

  前面有说到,锂离子电池相对传统二次电池的一个无穷优势即是能量密度高,手机锂离子电池的理论能量密度可以达到500Wh/kg。而铅酸蓄电池的话就只有50Wh/kg或是60Wh/kg。两者相比,锂离子电池差不多增长了十倍,这应该是锂离子电子的一个无穷的优势。

  咱们如今在电动汽车中所运用的锂离子电池还请求更高的能量密度。这么电池输出的功率就更大,这对电动汽车来说是一个必备条件,也是无穷的优势。现在到还没看到由于能量密度大致使电动汽车安全事端发作的报导。

  假如要把能量密度和安全性扯上联系的话,也就只能从这个视点剖析:能量密度高就答应大电流放电,比方在电动汽车上就请求电池进行大规模放电,业界称为10C或是20C放电,这一点锂电池能做到,可是铅酸蓄电池就做不到。这么大规模的放电就会使得电流过大,然后致使部分过热,带来安全危险。所以假如这么剖析的话,这里边却是也有必定的联系。但通常状况下,咱们都不会把电池的安全性和能量密度连在一起看。

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