咋地啦，為啥最近的電池爆炸頻發？

材料牛注：隨著市場需求的不斷擴大，電池技術發展突飛猛進，科學工作者們急需解決高能量的需求伴隨著高熱量產生而導致電池爆炸的問題。在廣闊的前景中，積極面對機遇與挑戰。

從手電筒、智能手機到汽車，我們每個人生活的方方面面都離不開電池。但是，近來人們對科技顯得缺乏信心。最近幾周，許多飛機乘客必須在乘機之前交出他們的三星Galaxy Note 7手機，因為人們認為這款手機的電池有爆炸的危險，而那些將手機放在行李中攜帶的乘客使得航班延誤并造成了其他乘客的擔憂。

作為補救，三星公司宣布在9月之前召回這25萬件具有燃燒危險的電池。而其他的手機電池同樣表現出易引燃的傾向。

與此同時，幾個月前航空公司提出禁止攜帶懸浮板，因為它們的電池也被認為有起火的危險。尤其是在中國，我們已經目睹了幾百次在電動車上發生的電池起火意外。所有的這些事故，究竟是什么原因導致的呢？

深入探究鋰電池

在90年代初期，鋰電池開始普及應用于手機或其他設備。不同于之前用于電池中的鎘或鉛這樣的材料，鋰是一種質量小且毒性低的金屬元素。不像早期使用的“一次性”電池，鋰電池通常能夠充放電上千次。

其他關于鋰電池巧妙的創新取決于層狀電池結構設計的具體影響。通常，通過優化熱路徑和附帶的軟件驅動電力系統能夠控制電池避免其過充電和過放電的現象。

90年代中期，得益于在科技領域的狂熱投資，這些設計日益精良的電池的能量密度由100Wh/kg提高至270Wh/kg，這意味著你能在更小的空間中擁有更多的能量。顯而易見，這對以尺寸和重量為賣點的現代電子產品的發展是至關重要的。

但是，高能量伴隨著高熱量，當電池內部的物質發熱時，對電池的包裝材料和擴張的物理空間要求越來越高。競相生產更好的產品并從競爭對手那里搶占市場份額需要大量生產電池。在這樣的過程中，商家看起來好像對發熱這樣的問題考慮不足，并且新產品沒能經過充足的時間測試。

這就使得在電池中突然的摩擦或者外部的熱量會導致其自發爆炸。這不僅會造成電池本身的損害，而且會引燃電池的周圍環境。十年前，科學家們就發現了這樣的問題，而如今這個問題越來越普遍——顯然，討論得出的結果對公司的影響是災難性的。

站在消費者的角度而言，有兩種可行的解決方案：使用較短壽命的電池同時增加充電次數。或者采納我的原則，就是過一段時間再考慮接受前沿科技產品。過一段時間成為選購的人群，只是意味著要再等待六個月而已。

未來的考驗

有的人可能會問，是否還會有其他的危險潛藏其中。不幸的是，答案是肯定的。對電池的投資偏好導致了一系列大范圍設備的使用。比如說，有時談及到，作為智能和有彈性的城市，投入于未來居住領域的電池公園。這些公園將通過像風電場這種不能持續產能的來源平穩供電、提供應急存儲和儲存電源。

這是個極好的概念，在美國和歐洲的電力住宅區，許多含鋰和釩的氧化還原液流電池的系統已投入使用，比如說在德國北部的布拉德魯普小鎮，就使用了這樣一個能產生2MW能量并且儲存2 MWh能量的系統，這些能量平均能夠供給陸上風力渦輪機輸出大約三小時。在美國華盛頓州，如下圖所示的系統用于動力實驗室。

中國在這個行業處于領先位置，據報道，靠近北京的張北縣，目前的實驗設備系統的測試值在14MW。并且最近宣稱，中國到2020年，計劃研發出創建一個能提供64GW電力且儲存500MWh能量的儲存設備——對500萬戶人口來說是足夠的了。

問題在于，在公園中這樣絕對強度和能量規模的系統是存在嚴重的爆炸和起火危險的可能的。如果我們想要避免這樣的結果，設計者需要從小型電池中吸取經驗教訓，密切關注安全性和性能測試是必不可少的。

除了這些風險，我們還需要記住，電池是十分消耗的資源，我們對重復使用以及回收電池的高成本談及甚少。總而言之，真正的挑戰和機遇是研發出完全不使用電池的情況下儲存能量的方式，然而，這就完全是另一個故事了。

原文鏈接：Why batteries have started catching fire so often

本文由編輯部劉萬春提供素材，謝曉靖編譯，黃超審核；點我加入材料人編輯部。

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