电池爆炸的原因
比锂离子电池能量密度大得多的电池已经存在,但都不够安全,因而不适合便携设备使用。
“你往盒子里塞入越多的能量,它就越危险,”伦敦帝国理工学院戴森工程设计学院讲师比利·吴(BillyWu)说,“安全是关键,温度管理至关重要。如果电池温度超过800摄氏度,就会导致‘热失控’,部件开始分解,进而导致爆炸。”
三星智能手机爆炸的具体原因尚不得而知,公司只透露是‘电池问题’导致。
电池技术的未来
在短期内,电池的进步将主要依靠不断将锂离子技术推向它们的理论极限,以此提高电池的能量密度。
一般使用锂锰氧化物的锂离子电池的能量密度为280瓦特小时/千克,但最终产品的实际能量密度只有150瓦特小时/千克,因此还存在很大的改进空间。
“关键在于优化电池内部结构,”比利·吴说,“电池内部是一个充满活性材料的多孔结构。”
“要实现更大的能量输出,需要增加结构的孔隙,从而增加表面积,每次允许更多的锂离子通过,但反过来,如果空隙增加,可容纳的活性材料相应减少,导致功率减少。
世界各地的众多企业都在研究更新、更先进的电池化学构成,比如锂-硫或锂-硅电池。
在更遥远的未来,固态电池可能变成现实。在这种电池中,液态的电解质被固体物质取代。这将在很大程度上提高电池的安全性。
吴解释说,”固态电池的主要优势在于,可以继续使用锂做负极材料。锂具有出色的能量密度,但和电解液配合使用存在安全隐患。“
据吴介绍,使用锌、锂或铝为主要材料的金属-空气电池同样被寄予厚望,但这种电池投入商业应用至少还需要20年。
如何延长电池寿命
一些简单的方法可以帮助延长电池的使用寿命。由于电池内的化学反应特性,在剩余电能不足20%的状态下放电或是在容量超过80%的状态下充电时对电池的损耗较大。
因此,让锂离子电池的电能保持在20%-80%的水平有助减少电池损耗,长时间维持电池的高电能容量。正在研发中的智能电源管理系统都是基于这一原理。
绝不要让手机保持长期充电状态,对于笔记本电脑尤其如此。定期充电、放电有助电池维持更好的工作状态。每个月充放一次就能有效延长电池使用寿命。