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手机电池使用常识 帮你避免事故的发生

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发布日期:2016-09-24   我要评论(0)
核心提示:电池工作的原理和热失控要了解电池安全问题,我们需要了解电池的工作原理。电池有两个电极,其中一个电极上有正电离子,被称为阴

电池工作的原理和“热失控”

要了解电池安全问题,我们需要了解电池的工作原理。电池有两个电极,其中一个电极上有正电离子,被称为阴极。阴极是存储“燃料”的地方,里面充满锂元素。另一个电极上有负电离子,称为阳极。

在充电的时候,锂离子从阴极移动到阳极。而在使用电池的时候,锂离子从阳极移动到阴极。在阴极和阳极之间的化学物质称为电解质,它可以帮助电离子移动,传导电流,目前的电解质主要是液态的(后文会提到固态电解质)。虽然电离子需要从一个电极移动到另一个电极,但两个电极本身绝对不能接触。所以电池制造商在阴极和样机之间插入了隔板。

“现在的隔板做得真的很薄,这样电池也就能更加纤薄。” 电池设备制造商CADEX的创始人和首席执行官布赫曼(Isidor Buchmann)说。

而Galaxy Note 7电池的问题就是隔板存在缺陷,没能正确隔开两个电极。“这是最糟糕的情况之一,因为电池很有可能起火甚至爆炸。” 亚彻说。

电解质本身不太稳定,电离子在其中的移动也带来了不稳定性。当有大量的热量产生时——无论是通过两个电极互相接触还是仅仅因为外部过热——电解质可能会与其他化学物质发生反应,产生气体,释放更多的热量。随着化学反应的反复发生,气体以越来越快的速度释放越来越多的热量。这个过程将产生“热失控”,并可能导致起火燃烧。

这就是为什么很多手机在过热时会自动关机的原因。不过电池爆炸也可能是其他原因引起的。电池过度充电或充电过快,都有可能导致电池起火或者爆炸。

电池过充往往是厂商的责任

过度充电就像在水桶里装入太多的水。水桶里装入太多水不要紧,因为水会溢出。但对于电池来说,过度充电时,会有过多的锂元素进入阳极。

普林斯顿大学的材料科学家丹斯特恩加特(Dan Steingart)表示,电池就像是橡皮筋。当你给电池充电时,就好像是在拉伸橡皮筋;当你使用电池的时候,就好像是放开橡皮筋。如果你过度拉伸橡皮筋,它就会断掉,而给电池过度充电,它也同样会坏掉。

但过度充电并不是用户的错误,因为大多数电池都有自动防过充的功能。但是如果制造商在生产过程中把关不严,电池电路存在故障,无法自动防止过充,那问题就大了。

此外,充电太快也是一个问题。快速充电意味着在短时间内向电池充入太多电能,这就是“快速充电技术”的危险所在。如果充电器与电池不兼容,电池也可能短路。

我们可以将电池想象成两个鸡蛋板条箱。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。如果你缓慢充电,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,或者充电过度,锂离子就会在板条箱外面堆积起来。然后,每次充电时锂离子都会自我堆积,形成被称为“树突”的针状结构,它们可以导致短路电池。

电池事故的另一个常见原因是制造商试图通过提高电压使电池储存更多电能。电压就像瀑布的高度,而电流就像流水的水量,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元素(或其他元素)使电压升高。但是,电压越高,电解质越容易产生化合作用,从而导致起火或爆炸。

用户如何防止电池起火爆炸?

以下这5条建议也许可以帮助你:

1、不要把手机放在枕头下

不要把手机放在枕头下,因为当你给手机充电的时候,它会变热。如果这时候它还被压在枕头下面,就会产生更多的热量。而电池需要的是降温。你可能觉得把手机放在枕头下面很方便,但是最重要的还是安全。

2 、使用有授权的充电器

请使用手机原厂充电器,它们的质量是有保证的。锂离子电池只能用2.5至3.65 伏的电压充电。使用原厂充电器,可以保证合适的电流。如果丢失了原厂充电器,就要从授权零售商处那里购买充电器。不要舍不得花钱,那样只会因小钱失大钱。

3、不要把手机放在过热的环境中

不要直接在阳光下使用手机。要避开高温环境,让手机远离一切产生大量热量的东西。夏天不要长时间把手机锁在车里,那样会把手机烤坏。当环境温度超过45摄氏度的时候,尽量不要给手机充电。在5℃到45℃这个区间充电是比较安全的。你应该避免在温度过低或者过高的环境中给手机充电。

4 、不要同时使用太多APP

同时执行多个任务会产生大量热量,所以一次只使用一个app比较好。当你下载完一部电影之后,再下载另一部,不要两三部电影同时下载。少在手机上玩图形密集型游戏,这会给电池带来沉重负担。关闭你没有使用的所有任务。那种比较耗资源的应用,能不开就不开。虽然你可能会觉得这样玩手机不太尽兴,但总比电池爆炸了强。

5 、不要使用太厚的手机套

手机壳可以起到保护和装饰手机的作用。有些手机壳设计得很有趣。但是注意不要选择太厚的手机壳,它们不利于手机散热。最重要的是,戴着手机壳的时候,不要过度使用手机,否则手机会越来越热。皮卡丘手机外壳看起来确实很萌。但是你也要注意它是不是太厚了。

锂离子电池还能放心用吗?

有些人认为,电池爆炸可能是厂商将技术推向极限的结果。手机屏幕越大、功能越强大,耗电也就越多,而我们大多数人总是希望电池续航时间越长越好,充电速度越快越好。

美国康奈尔大学(Cornell University)的材料科学家林登亚彻(Lynden Archer)表示,目前锂电池的续航时间已经差不多可以达到理论极限值的90%。所以,各大手机厂商正在向极限推进,希望获得尽可能长的续航时间。

“智能手机厂商都希望获得尽可能最长的电池续航时间,这有点像是在搞军备竞赛。” 亚彻说。“结果就越来越容易发生电池事故。”

话虽如此,你也不用过于担心。只要查看一下统计资料,你会就知道锂离子电池还是相对安全的。 锂离子电池的先驱、美国东北大学的教授亚伯拉罕(K.M. Abraham)表示,“每天全球各地有数十亿部手机和电脑在使用”,相对来说,事故发生的比例非常小。

“一般来说,手机起火的可能性非常非常小,”亚伯拉罕说。 “锂离子电池的故障率低于百万分之一。”只需要做个比较就知道了,美国国家海洋和大气管理局的资料显示,一个人一辈子被闪电击中的可能性是1.3万分之一。

虽然爆炸的可能性很小,但大家是否会为了安全而弃锂离子电池不用呢?这不太可能,布赫曼说。虽然安全性是一个问题,但它也只是设计电池时要考虑的若干因素之一。其他因素大多都和能量密度、续航时间和充电性能有关。

锂离子电池 vs. 竞争者

“要开发出比锂离子电池更好的电池,这非常困难,”布赫曼说。不过锂离子电池本身也在变得越来越好。

“有很多公司正在尝试使用更好的材料来提高安全性,”亚伯拉罕说。下一代锂离子电池将采用熔点更高的高分子隔板,以防出现热失控。 “还有一些公司在研发新的电解质,它们与空气接触时不会起火。”他说。

虽然锂离子电池代表着目前的最高设计水准,但一些公司正在努力研发新的电池类型,希望在安全和性能上可以超越锂离子电池。

最有希望的竞争者是“固态电池”。这种电池中的电解质是固态的,而不是液态的。它燃烧的可能性要小得多,因此有望成为一种超稳定的、能量密度更佳、燃烧或爆炸可能性极小的电池。

总部位于密歇根州的公司Sakti3就在致力于研发固态电池。2015年,吸尘器巨头戴森斥资9000万美元收购了这家公司。

联合能源存储研究中心的主管乔治克拉布特里(George Crabtree)认为,该公司的固态电池技术看上去很有前途,但是,如果它已经准备好了推出一款可以用在智能手机上面的锂离子电池替代品,那么苹果或三星这样的电子产品巨头可以开出高10倍的价格。

固态电池虽然有很多好处,但也存在一个巨大的缺点:锂离子在固体电解质中移动的速度,比在液体电解质中慢太多。出于这个原因,给固态电池充电的速度只能用龟速来形容。

锂硫电池是一种固态电池,它的优点是重量轻,非常适合高空无人机使用。但这种电池也有一个问题:充电次数很有限,目前是大约20次。这就意味着要用锂硫电池还需要进行大幅改善,才有希望应用在移动电话、笔记本电脑和其他消费电子产品中。

目前还有更多的电池技术正在开发之中,每一个都有自身的优点和缺陷。尽管在未来一两年内,手机锂离子电池仍然无可替代,但这个领域的竞争者如此繁多,一些专家认为用不了多长的时间,就会出现更好更安全的电池。

“我认为现在是一个重要时刻。在未来5到10年内,我们将看到电池技术发生巨大变化,”克拉布特里说。

 
 
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