星期二, 10月 25

三星 Note7 事件顯示了鋰電池的安全極限

  鋰電池已經為我們的便攜式設備供電長達25年了。但是,消費者需要尺寸更小、續航時間更長的設備,迫使製造商推進技術的發展,電池專家說,要測試如何將能量安全地塞進更小的空間,要知道極限在哪裡。


  “電池確實是一種以可控方式釋放能量的炸彈,”胡啟超(Qichao Hu)說,他是麻省理工學院的前任研究員,目前是電池領域初創企業SolidEnergy Systems的創始人。

  “所有的電池都有基本的安全問題,當能量密度更高、充電更快時,爆炸的障礙就更少。”

  上週二,三星電子的旗艦產品Note 7智能手機宣布報廢,他們通知客戶返回他們的設備,此前幾週,手機起火燒焦的圖片不斷見諸媒體報端。

  9月上旬,世界上最大的智能手機製造商將上述問題歸咎於“非常罕見的製造流程錯誤”。據說,該公司仍在調查第二批手機造成火災的情況,而它們原本據稱是安全的。

  監管機構、三星公司及其供應商還在詳細研究問題的癥結究竟在哪裡。

  如果電池沒有問題,專家們實在不明白是什麼可能導致更換手機過熱,三星說,現在公佈調查結果“為時過早”。

  三星在發給路透社的一份電子郵件中回應說,“我們正在審查工程、製造和質量控制的每一步流程。”

  參與調查的一位韓國技術和標準局官員(Korean Agency for Technology and Standards)表示,更換設備的故障可能與原產品中的問題不一樣。

  為三星電子供應電池的三星SDI(Samsung SDI)和新能源科技有限公司(ATL)均拒絕評論。

  三星的Note 7危機可能前所未有,但鋰離子的問題以前就出現過。

  在過去的一年裡,美國消費者產品安全委員會(The US Consumer Product Safety Commission)已屢次發文召回電池、吹雪機、滑板、手電筒和電動躺椅,原因都是鋰離子電池引起火災。

  2013年,由於一些鋰電池起火,波音公司被迫停航所有787噴氣式客機。改換了電池和充電器,並更好地應對電池火災後,該機型才被允許恢復飛行。

  2014年,波音在對一起事件調查後表示,“在這一事件後,我們仍然有信心對787客機的電池系統、電池系統的整體性能和飛機的安全進行全面改進。”

  重量輕、能量高

  鋰是所有金屬中最輕的一種,可將大量能量裝進小的容積中,是最完美的電池。據美國化學公司雅寶(Albemarle)的統計,鋰的市場規模已從2000年的幾億增長到去年的80億美元。 但是,基於同樣的原因,鋰離子電池需要內置的安全機制,從而增加了生產成本。

  而且,依據雅寶的測算,在過去的15年中,鋰的價格年均下降14%。諮詢公司晶格能(Lattice Energy)的首席執行官劉易斯·拉森(Lewis Larsen)說,規模較小的企業開始對安全問題精打細算。沒有證據表明三星或其電池供應商在Note 7手機上偷工減料,同時,諮詢公司D2 Worldwide的首席執行官托尼·奧爾森(Tony Olson)認為,問題不限於便宜的產品。

  10年前,他在筆記本電腦上進行過電池測試,強調電池有著火的危險。索尼公司的約960萬台筆記本電腦電池隨即被召回。

  但當奧爾森7年後測試其他筆記本電腦電池時,他發現“電池安全設計基本沒變,儘管檢查非常嚴格。”

  根據消費者產品安全委員會(Consumer Product Safety Commission)的調查,因為當年的火災隱患,索尼、惠普、東芝和松下公司都召回了筆記本電腦電池組。提供電池的松下公司稱,這個問題是在製造過程產生的,現在已經解決。

  在被問及上週三星所面臨的困境時,松下首席執行官津賀一宏(Kazuhiro Tsuga)告訴記者,當密度提高、充電快速時,鋰離子電池容易起火。“要在(風險)和利益之間加以權衡,我們把安全放在首位,”津賀一宏說。“以目前的技術而言,將事故發生率降為零是非常困難的。”

  更大的需求

  在智能手機時代之前,用戶不需要太多的設備——幾部電話,一些短信即可。然而在今天,電話需要做的更多,而且不斷被使用。例如,根據廣告公司eMarketer的數據,中國的移動用戶在智能手機上耗費的時間比四年前增長近一倍。

  這反過來又促使製造商們把手機的屏幕做得更大,使功能更強大,將更多的能量放入更小的空間。但是,材料變得更加複雜,“他們不是100%安全的,永遠不會,”拉森說。

  “從鋰離子技術的角度來看,我們認為,它們開始達到該技術的安全能量密度限制。”

  但專家們在這一點上存在分歧。Brandon Ng是一家香港初創企業QFE的老闆,計劃出售電冰箱大小的電池以取代柴油發電機,他認為仍有改進的餘地。

  “就增加能量存儲而言,鋰電池仍有很大的發展空間。”

  使電池更安全的新技術長期被看好,它即將橫空出世。

  力士研究院的一名分析師提姆·格瑞塔克(Tim Grejtak)認為,有幾十家初創公司正在攻克這一問題,但科學問題很難解決,需要時間。

  依據格瑞塔克的說法,最有希望有所突破的公司是藍色電流(Blue Current),其總部位於加利福尼亞的,正在研究如何採用凝膠電解質生產高密度、低可燃性電池。

  總部位於馬薩諸塞州的SolidEnergy Systems正在研究一款鋰金屬電池,其創始人胡啟超說,可將現有的電池空間縮減一半。它將首先應用於高海拔無人機,到2018年可用於智能手機在內的消費類設備。
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