五月 24, 2019
專題論壇 | 《電池系列五》關於鋰電池的問題 ── 強大能源的另一面以及安全之本

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... read more