锂电池为什么会着火?

2022-05-24      741 次浏览

化学原理


移动设备中使用的电池是化学工程的杰作:将大量的电量存储在一个小小的方块中,就可以让移动设备持续运行好几个小时。它是怎么工作的?如何才能发挥它的最大效用?


现代移动设备多数都使用锂离子电池,重要包含两个部分:一对电极和存在于它们之间的电解液。电极的材料有很多种,可以是锂,也可以是石墨,甚至可以是纳米线,但无一例外都要依赖锂这种化学成分。这是一种活性金属,因此容易与其他元素合成。纯锂的活性极高,甚至会在空气中自燃,所以多数电池都使用更加安全的钴酸锂。


两个电极之间是电解液,通常是一种液态有机溶剂,使得电子可以在其中流动。当锂离子电池充电时,钴酸锂分子可以俘获电子,然后在电池使用过程中释放电子,从而支持手机的运行。


锂离子电池是最常见的一种电池,因为它可以在最小的空间内存储最多的电量。这要通过能量密度来衡量,也就是每千克电池所能存储的电量,以瓦时(wh)为单位。锂离子电池的能量密度一般在150至250瓦时/千克之间,而镍氢电池仅为100瓦时/千克。换句话说,锂离子电池比其他类型的电池更小、更轻,因此能够压缩设备的体积,但依然可以保持较长的电池续航时间。


上述化学过程可以归纳如下:设备中的电池可以存储电量,之后,内部的化学物质便会以任何可能的方式释放电量。但这同样会出现问题,例如,最新的波音787梦想客机的电池就会在飞机停靠时出现着火故障。


这是锂离子电池的缺陷之一:倘若电池放电过度,内部的化学物质便会分解,生成过量的氧化锂,从而燃烧,并生成更多的氧化锂,如此反复。化学家称之为热失控,普通人看到的是着火,这也是波音787被美国特种管理局(FAA)禁飞的原因。由于电池被刺破后也会发生同样的情况,因此美国运输安全管理局(TSA)建议飞机乘客将电池小心放置于随身行李中,而不要托运。


电池容量


电池容量的单位是毫安时(mAh),代表的是一块电池所能供应的整体电量。例如,倘若一块电池容量为1000毫安时,便可以在1小时内持续供应1000毫安的电流。假如你的设备电流为500毫安,那么这块电池的使用时间大约为2小时。


不过,一款设备的电池续航时间要更加复杂一些,因为特定设备的具体耗电量取决于它所执行的任务。倘若这款设备的屏幕点亮、无线传输功能开启、处理器全速运行,便会比屏幕关闭、无线传输功能关闭、处理器闲置时消耗更多的电量。


正因如此,消费者应当更加谨慎地对待厂商宣称的电池续航时间他们可能会通过调低屏幕亮度,或是关闭部分组件的方式来延长续航时间。假如你感到好奇,可以使用一些专门的应用来监测移动设备的耗电量和电池状态,Android中的BatteryMonitorWidget和iOS中的BaterryLifePro都可以实现。

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