我們無(wú)需杞人憂天，但也不能忽視鋰離子電池存在的安全隱患，你要明白鋰離子電池為何會(huì)爆炸，這就要從了解鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)開(kāi)始說(shuō)起了。鋰離子電池內(nèi)部同樣有正極、負(fù)極，以及之間的隔膜和電解液，早期鋰離子電池的負(fù)極材料是單質(zhì)鋰，但金屬鋰十分活潑，遇水、氮、酸或氧化劑有起火和爆炸危險(xiǎn)，尤其到了可充電的二次鋰離子電池時(shí)期，反復(fù)的充放電使得粉狀鋰單質(zhì)越積越多，充電過(guò)程中可能形成的鋰晶體結(jié)成枝狀，引起電池內(nèi)部短路，最終導(dǎo)致起火或爆炸。

放棄鋰元素不可能，因?yàn)樗兄钚〉拿芏群妥畲蟮碾娯?fù)性，具有極高的比能量，是目前制作電池的上佳之選。要解決鋰的不穩(wěn)定性，今天我們使用的鋰離子電池中采用了最有效的解決辦法放棄使用鋰單質(zhì)，核心部分采用更穩(wěn)定的鋰離子以及鋰嵌合物。如今的鋰離子電池中，正極可以是不同類型的鋰化合物，負(fù)極重要是層狀結(jié)構(gòu)的石墨類物質(zhì)，用于嵌入帶正電的鋰離子。在充電時(shí)，正極部分的鋰離子離開(kāi)含鋰化合物，最終嵌入負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)里；在放電時(shí)，鋰離子離開(kāi)負(fù)極，通并結(jié)合在正極的化合物中。正負(fù)極間的隔膜即可防止短路，而且在特殊情況下可以關(guān)閉離子通道，加上沒(méi)有鋰單質(zhì)的參與，充放電過(guò)程都變得安全多了。在以下的說(shuō)明中，我們所指的鋰離子電池均為鋰離子電池（加粗）。

在智能手機(jī)等小型數(shù)碼產(chǎn)品中，廠家還會(huì)使用更先進(jìn)的鋰聚合物電池（圖02）。這種鋰離子電池使用高分子材料，目前重要應(yīng)用在電解質(zhì)和正極上，由于電解質(zhì)為固體或膠狀，無(wú)需使用隔膜，防止了因其失效導(dǎo)致的壽命或安全問(wèn)題。鋰聚合物電池即使出現(xiàn)故障，通常也僅是電池鼓脹、失效，嚴(yán)重時(shí)會(huì)起火燃燒并放出大量煙霧，但一般不會(huì)爆炸。鋰聚合物電池還有良好的可塑性，可根據(jù)要求制作成各種形狀，理論上的最小厚度僅為0.5mm。

●設(shè)計(jì)上的安全措施

只在材料上做出改進(jìn)不能完全防止危險(xiǎn)，譬如電池充電電壓高于4.2V后仍堅(jiān)持繼續(xù)加壓，電池就會(huì)被過(guò)度充電，此時(shí)負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)無(wú)法存儲(chǔ)更多鋰離子，后續(xù)鋰離子會(huì)堆積在負(fù)極材料表面，獲得電子后，向正極方形成樹(shù)枝狀結(jié)晶，它們會(huì)刺透隔膜，使正負(fù)極短路，同時(shí)電解液因高溫而被電解，出現(xiàn)氣體，電芯內(nèi)部壓力升高，最終導(dǎo)致起火燃燒甚至爆炸。同樣假如過(guò)度放電，也會(huì)對(duì)負(fù)極造成不可逆的損傷，影響電池充電量與壽命。除了電壓之外，充電電流過(guò)大也會(huì)令鋰離子來(lái)不及進(jìn)入負(fù)極層狀結(jié)構(gòu)，與過(guò)度充電類似，鋰離子會(huì)大量堆積在負(fù)極材料表面，有可能導(dǎo)致短路，電池外殼破裂甚至?xí)ā?/p>

總結(jié)下來(lái)，導(dǎo)致鋰離子電池爆炸的直接原因是短路，短路一般又是由于過(guò)度充電或電流過(guò)大引起的，而且為了保證電池壽命，設(shè)計(jì)上也必須嚴(yán)防過(guò)度放電。于是電池廠家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)都加入了一些防護(hù)措施，包括防止過(guò)充過(guò)放的保護(hù)線路板（圖5），它會(huì)檢測(cè)電池電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉充電或放電過(guò)程；電池中還有熱敏保險(xiǎn)、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲等部件，它們是保護(hù)線路板失效后的第二道屏障，會(huì)根據(jù)溫度情況自動(dòng)斷開(kāi)，阻止化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；此外，還有用來(lái)阻燃的電芯保護(hù)殼，電池內(nèi)部壓力上升到一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟的安全閥（圖6）；一些公司的電池還會(huì)在電解液中加入高分子材料，就算電芯被外力破壞，它也會(huì)阻止化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，阻隔鋰離子流動(dòng)，防止電池過(guò)熱爆炸。這些屏障理論上可以保證電池的安全性，就算出現(xiàn)故障也不會(huì)傷及使用者。

制造鋰離子電池時(shí)，合格廠家都有嚴(yán)格的工序控制。以鋰離子電池為例，制漿是用專門(mén)溶劑與粘合劑與粉末狀的正負(fù)極活性物混合，經(jīng)高速攪拌均勻后制作成漿狀的正負(fù)極材料；涂膜步驟將漿狀材料均勻地涂在金屬箔表面，烘干后分別制成正負(fù)極極片；裝配過(guò)程中將按正極片、隔膜、負(fù)極片、隔膜的順序放好，經(jīng)過(guò)卷繞后制作成電芯，最后經(jīng)過(guò)注入電解液等工序，完成電池的裝配。聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，但要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，以上所有過(guò)程中有會(huì)涉及成百上千個(gè)要注意的細(xì)節(jié)，廠家必須使用優(yōu)質(zhì)的原料，擁有可靠的設(shè)備和工作環(huán)境，并依靠工人細(xì)致的操作，最終才能讓電池具有出色的品質(zhì)。而任何一步出現(xiàn)問(wèn)題，產(chǎn)出的電池都將成為廢品。另外很重要的一點(diǎn)是，廠家必須有嚴(yán)格的產(chǎn)品檢測(cè)工序，電池必須通過(guò)擠壓、沖擊、震動(dòng)、電擊、跌落、加熱等一系列測(cè)試，確定不會(huì)出現(xiàn)燃燒、爆炸、漏液等情況方允許出廠。