咋地啦，为啥最近的电池爆炸频发？

材料牛注：随着市场需求的不断扩大，电池技术发展突飞猛进，科学工作者们急需解决高能量的需求伴随着高热量产生而导致电池爆炸的问题。在广阔的前景中，积极面对机遇与挑战。

从手电筒、智能手机到汽车，我们每个人生活的方方面面都离不开电池。但是，近来人们对科技显得缺乏信心。最近几周，许多飞机乘客必须在乘机之前交出他们的三星Galaxy Note 7手机，因为人们认为这款手机的电池有爆炸的危险，而那些将手机放在行李中携带的乘客使得航班延误并造成了其他乘客的担忧。

作为补救，三星公司宣布在9月之前召回这25万件具有燃烧危险的电池。而其他的手机电池同样表现出易引燃的倾向。

与此同时，几个月前航空公司提出禁止携带悬浮板，因为它们的电池也被认为有起火的危险。尤其是在中国，我们已经目睹了几百次在电动车上发生的电池起火意外。所有的这些事故，究竟是什么原因导致的呢？

深入探究锂电池

在90年代初期，锂电池开始普及应用于手机或其他设备。不同于之前用于电池中的镉或铅这样的材料，锂是一种质量小且毒性低的金属元素。不像早期使用的“一次性”电池，锂电池通常能够充放电上千次。

其他关于锂电池巧妙的创新取决于层状电池结构设计的具体影响。通常，通过优化热路径和附带的软件驱动电力系统能够控制电池避免其过充电和过放电的现象。

90年代中期，得益于在科技领域的狂热投资，这些设计日益精良的电池的能量密度由100Wh/kg提高至270Wh/kg，这意味着你能在更小的空间中拥有更多的能量。显而易见，这对以尺寸和重量为卖点的现代电子产品的发展是至关重要的。

但是，高能量伴随着高热量，当电池内部的物质发热时，对电池的包装材料和扩张的物理空间要求越来越高。竞相生产更好的产品并从竞争对手那里抢占市场份额需要大量生产电池。在这样的过程中，商家看起来好像对发热这样的问题考虑不足，并且新产品没能经过充足的时间测试。

这就使得在电池中突然的摩擦或者外部的热量会导致其自发爆炸。这不仅会造成电池本身的损害，而且会引燃电池的周围环境。十年前，科学家们就发现了这样的问题，而如今这个问题越来越普遍——显然，讨论得出的结果对公司的影响是灾难性的。

站在消费者的角度而言，有两种可行的解决方案：使用较短寿命的电池同时增加充电次数。或者采纳我的原则，就是过一段时间再考虑接受前沿科技产品。过一段时间成为选购的人群，只是意味着要再等待六个月而已。

未来的考验

有的人可能会问，是否还会有其他的危险潜藏其中。不幸的是，答案是肯定的。对电池的投资偏好导致了一系列大范围设备的使用。比如说，有时谈及到，作为智能和有弹性的城市，投入于未来居住领域的电池公园。这些公园将通过像风电场这种不能持续产能的来源平稳供电、提供应急存储和储存电源。

这是个极好的概念，在美国和欧洲的电力住宅区，许多含锂和钒的氧化还原液流电池的系统已投入使用，比如说在德国北部的布拉德鲁普小镇，就使用了这样一个能产生2MW能量并且储存2 MWh能量的系统，这些能量平均能够供给陆上风力涡轮机输出大约三小时。在美国华盛顿州，如下图所示的系统用于动力实验室。

中国在这个行业处于领先位置，据报道，靠近北京的张北县，目前的实验设备系统的测试值在14MW。并且最近宣称，中国到2020年，计划研发出创建一个能提供64GW电力且储存500MWh能量的储存设备——对500万户人口来说是足够的了。

问题在于，在公园中这样绝对强度和能量规模的系统是存在严重的爆炸和起火危险的可能的。如果我们想要避免这样的结果，设计者需要从小型电池中吸取经验教训，密切关注安全性和性能测试是必不可少的。

除了这些风险，我们还需要记住，电池是十分消耗的资源，我们对重复使用以及回收电池的高成本谈及甚少。总而言之，真正的挑战和机遇是研发出完全不使用电池的情况下储存能量的方式，然而，这就完全是另一个故事了。

原文链接：Why batteries have started catching fire so often

本文由编辑部刘万春提供素材，谢晓靖编译，黄超审核；点我加入材料人编辑部。

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