本文作者:Marco Buscaglia,為一自由撰稿人

由於消費者渴望包裝更小、售價更低且容量更高的電池,因此設備和產品可能產生問題的機率將與日俱增。

 從《電池系列一到四》,我們接連認識鋰電池可以開發的潛能,包括其成為今日 3C 產品以及電動交通的電力樞紐、未來被寄予厚望的災後重建角色、以及足以活絡整座城市並成為我們日常生活重要一環的電塔等。在鋰電子展現其強大能量的同時,我們也不得不回歸正本反思事情的另一面,以及可以防止強大能源反撲之道。

強大能源的另一面

頭條新聞裡的爆炸耳機、電動滑板車、筆記型電腦和電子煙,以看似無關的喧囂影響我們的意識。這些報導如此頻繁,然而只有最轟動的事件才會引起我們的關注。

不過當調查人員個別檢視每起事件時,卻發現一個共同的線索正揭露圍繞這些事件的幾個不同因素 ── 鋰電池和熱失控,一種由電池引起的連鎖效應,仍然是每次爆炸、人員受傷或者極少數情況下死亡的核心,其中導致的原因是各式各樣。造成熱失控的因素,我們可歸納如下:


設備濫用
生活上的不慎可能會破壞設備的內部設計。諸如在使用中讓設備一再掉落、將設備留在悶熱的汽車中或將其置於床上,都可能使電池過熱,並且可能導致熱失控。已經受到壓力的鋰電池可能仍能一如往常運作,但卻已內部受損。試著以您的腦來想像,如熱疲勞和重複撞擊等壓力,會對結構和功能產生不可挽回的損害。


非認證電池、充電器和其他供電設備
當優質電池製造商採取詳盡措施,以盡其可能減少設計缺陷、並把關材料供應商及控制生產品質時,鋰離子技術通常是安全的。接著電池供電產品的製造商即可遵循既有協議,將合格電池安全組裝到產品中。

然而,一些公司和消費者仍經常採買和使用沒有明確商標/廠家資訊的品牌及未經測試的電池、線纜,以及充電器。


設計缺陷
由於消費者渴望包裝更小、售價更低且容量更高的電池, 因此設備和產品可能產生問題的機率將與日俱增。自 1991 年來,鋰電池的能量密度確實已增強了一倍,因為電池製造商將更多的活性物質植入設備。

但是,來自週邊硬體的壓力,會對電極或分離器造成損害。而隨著電池能量密度增加,製造方法即益顯重要。


生產缺陷
存在的微小金屬顆粒可能與鋰電池的部件接觸,導致電池內部短路。具有超薄分離器的電池比在電池保護袋、和內部電極之間具有足夠空間的電池,更容易受到雜質的影響。由於裝配技術複雜,因此幾乎不可能消除所有金屬粉塵。

安全標誌 ── UL 測試實驗室正是找出電池潛伏的缺陷

Jesse Rodriguez 平時以「破壞物品」為生:主要對象正是電池。他將電池摔到地上,碾碎它們並浸入水中,再用過多的電充飽它們。

Rodriguez 特別為刺破物品感到自豪,此一行為好發在技術人員為電池鑽孔時。「這個通常對孩子們來說格外有趣,」Rodriguez 表示。他指著已嵌入天花板的電池爆炸痕跡向我們保證:當電池爆炸時,每個人都站在密閉空間外。「我們常在『帶孩子來工作日』時做 (這項測試)。孩子們玩得很開心。」

孩子們呢?

「好吧,這對我們來說也很酷,」他說。


「實驗室裡頭的設計十分精密,我們在一個很小的空間裡做很多事。」
── 實驗室的資深工程技術人員 Matthew Thomas 說。

Rodriguez 是 UL 位於美國伊利諾州 Northbrook 電池測試實驗室的四名工程技術人員之一,他們將各種電池推向強度極限,檢查其是否符合 UL 標準。在某些情況下,他們會對電池組件施加壓力 ── 過度充電、過熱,以測試電池的外殼。

實驗室本身處於一個看起來比其要做的事還小的空間,但其實是一個小型但高效密閉的房室。各種尺寸的防爆箱、大量的排氣扇和通風口,以及滿是圖表、圖形和不斷變化之數據曲線的大量螢幕,都與實驗室本身的各種測試機制息息相關。

「這裡的設施非常完備,」實驗室的資深工程技術人員 Matthew Thomas 說,「我們在相當小的空間裡完成很多工作。」

Thomas 並非開玩笑。有三到四名技術人員在整個房間內活動,營造了室內平靜的氛圍,這與整個空間正在測試的爆炸、過熱、鑽透和壓碎的電池形成鮮明對比。

「這裡很平靜,」Rodriguez 說。「我們都非常專注工作,並會採取一切必要的防範措施。我們並不是正在忙著破壞東西。這裡所有活動都有一套既定的流程。」

Thomas 也補充,平靜來自於一起工作多年的同事,以及一種需要精確結果和量測的條理分明工作方式。「我們正在測試電池的極限強度,所以一切都必須準確:我們如何設置設備、我們如何設置電池、以及我們如何測量結果,這是測試的精準科學,」Thomas 如此說。「測試本身可能會忙碌暄鬧,但我們會盡可能精確地追蹤結果。那些吵雜並不會影響我們的測試標準。」

標準規則
事實上,這些由 UL 工程師和 UL 標準委員會傳達下來的標準是所有當中最主要的 ── 正是用來規範實驗室裡所發生的一切。

UL 資深專案經理暨標準技術小組主席 Diana Pappas Jordan 負責管理電池標準制定過程:UL 每一個標準皆是由一個朝達成共識且達到多方利益平衡的標準技術小組 (STP) 管理。STP 是 UL 發展和維護安全標準過程的重要一環。

STP 由不同的利益方組成,如產品的生產者;供應鏈參與者,如供應商和零售商;消費者保護團體;政府組織;審核員、測試和標準化組織以及一般利益相關者,如顧問。

UL 多數的標準同時也是是美國國家標準 (ANSI)。Pappas Jordan 說:「隨著技術的改變和新產品的發展,標準也會持續的演進與更新。因此可能需要修訂現行 UL 標準的範疇和條文,來滿足新的技術要求。」

滑行者和吸煙者
已經在 UL 工作 19 年的 Thomas 繼續表示,UL 標準可以應用在完整的電池或單一電池。在某些情況下,會將電池與其供電的產品一起測試,特別是當這些產品設計可能會給電池帶來很大的壓力時。

「電動滑板車 (Hoverboard) 是時下最好的示例,」Thomas 補充。「我們會測試,看看電池在某些特定條件下會如何反應,而這與筆記型電腦或手機的情況大相逕庭。」

Thomas 同時表示,他認為測試電子煙用的小型電池正像是實驗「看起來每週新聞都會報導的新內容,」他說。「電子煙標準已經在那裡了,但仍然有外部標準。我們會採用一些不同的設備和不同的方法測試正常的磨損:電池如何充電、蒸汽如何影響電池…等。電池非常複雜。我很驚訝那些小電池可以包含那麼多東西,因此需要測試許多環節。」

標誌的重要性
Thomas 強調,UL 標準的重要性始終如一。「在以前,我的祖父母會說他們永遠不會買沒有 UL 標誌的產品,」他說。

因為正如他所知,Thomas 說他的工作以其身兼父母、消費者和一般大眾的生活有直接影響。「我永遠不會讓我的家人購買某些東西,」他說。「當我看到一些充電器,我心想,『喔!不!不適合我們。』」

Thomas 表示,他相信 UL 標誌對那些肯花時間研究的消費者十分重要。「這會讓人感到安心,」Thomas 補充。「我知道制訂安全標準和測試安全標準的內容,所以我知道若沒有經過適當的測試,可能會出現的問題。」

正如 Rodriguez、和 Northbrook 的其他工程技術人員一樣。「只要我們看到這些新聞, 就知道會有什麼事情發生,」Rodriguez 說,「我們常開玩笑說我們是在破壞東西,但我們知道我們的工作很重要。」


持續探索系列專文

《系列一》 這是一個鋰世界 ── 電池,它正在解放束縛
《系列二》 「鋰」內「鋰」外 ── 探索驅動日常設備的電力源
《系列三》 造就一個可能的未來 ── 繼續使用電網,鋰電池能用在災後重建
《系列四》 成為未來城市的一份子 ── 電塔:不斷進化的能源資源為生活一環
《系列五》 關於鋰電池的問題 ── 強大能源的另一面以及安全之本
《系列六》 在路途上,喚醒漂浪靈魂 ── 對自我意識與物質追求的安全
《系列七》 打造一個綠色的家園 ── 礦採與廢棄處置的環境風險


聯繫我們

> 線上業務需求詢問
> 掌握每月動態訂閱 UL ACCESS

 

标签: , , , , , , , , , , , , , ,