同电池爆炸Say BYE—防弹电池

自1991年首次由索尼商业化后,锂离子电池于几乎出没每一个21世纪的便利设施:手机,笔记本电脑,无线耳机,无绳电动工具 – 甚至电动汽车。

但就像我们时代的其他伟大发明 – 汽车和航空旅行 – 在锂电池出现问题的极少数情况下,它们可能会出现灾难性的错误。

虽然,甚至相较于被闪电击中的可能性(百万分之一),这种电池爆炸的机率也显得更小(千万分之一)。但是例如2016年的三星galaxy note 7事件的各种实例,依然不能打消市场对锂电池的戒心。

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(手机电池爆炸)

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(特斯拉起火)

但如果可以消除这一疑问呢?如果能够使锂离子电池的安全性能如此可靠,以至于即使发生灾难性的结构性故障 – 包括被子弹刺穿 – 也不会导致它们爆炸,事情会变得怎样?

一家名为Amionx的公司对他们生产的SafeCore做出了这样的承诺。这家小型加利福尼亚公司声称它创造了一种锂离子电池,即使压碎,射击或以其他方式破坏也不会着火。

SafeCore并不只是一个概念产品,从这些并不起眼的生产线上,每年约有1百万块该款锂电池被应用于美国军方的重卡和轻型装甲车上。

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伴随着机器的嗡嗡声,一次一勺,技术人员将黑色粘稠物倒在由滚轴带动的金属薄带上。这种设备是一种电极层压机,它将电池中最重要的正极和负极端子涂在一系列化学品中,然后将它们切成小块并堆叠(或缠绕)成一个完整的电池。

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虽然这种工艺在其他电池生产中也并不罕见,但是其内容物确实Aminox花费4年才开发出来的秘方。当电池发热,存在着火威胁时,Amionx的特殊材料就像电熔丝一样,在电池的两个关键部件之间形成物理间隙。这个间隙意味着电力被迫通过电池中更加艰难的路径,这大大减缓了电池的反应,使得不能达到足够足以引火或爆炸的温度。

不是说,就没有其他方法来保护电池。今天的锂离子电池还有其他各种可以防止火灾的机制,包括电流断路器,停机分离器和PTC(正温度系数)设备,但他说所有这些都可以发生故障 – – 电池可以加热到如此之快,以至于某些安全机制可能会在它们发挥效能之前完全融化。

我们看下SafeCore和竞品比起来,究竟有怎样突出的表现。

在穿刺实验室,当钉子进入时,非SafeCore的竞品的反应速度惊人。

它像一个气球一样膨胀,冒出一阵烟雾,射出飞红的火花,最后爆炸成一个巨大的火焰柱,到达测试室的天花板 – 所有这些都在6秒内完成。

在穿刺测试之后,标准锂离子电池包留下可怕的烧焦残留物。

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而同样被刺破的SafeCore电池在接下来的10分钟内是温暖的,甚至可能很烫手,但是他们感觉不比女生用来缓解生理痛的暖宝宝更危险。



对爆炸后气体的分析,有益于对原因的解析。

对此,东丽分析接触过如下的案例。

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在一个更夸张的实验中,一声短暂尖锐的枪声后,专业枪手在试验品表面精确描绘了一个点223孔径的弹孔。

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对于竞品来说,可以预料的,电池膨胀,塑料外壳融化,落到地面并爆炸产生火焰。

而SafeCore电池呢?它的确被撕裂,但是不会退让比这更多。

警告:Aminox表示,SafeCore电池可以抵御一次枪击,但通常在第二次枪击后依然会起爆。

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CNET的记者Ashley Esqueda赤手空拳拿着一个被击穿的Safecore电池。

如上文提到的,最初该款电池别设计应用于美军的单兵护甲的供电系统。但现在也同样有理由相信未来在汽车行业被运用—毕竟,电动汽车电池重量的50%到70%是同保持电池安全的容器相关。

美国陆军的保形电池设计用于安装在战术背心内,而不需要单独的小袋。

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如果事实证明SafeCore是具有足够的保护,EV生产商理论上可以抛弃其他保护措施,以在内部安装更多的电池。

尽管在上述测试中,SafeCore的表现给人印象深刻,取得更大的推广仍然面临不小的困难。

业内专家John Goodenough教授质疑,“它需要层间形成空隙的时间要比电解质被点燃的时间更短,我不能确信在每一颗电池中都可以正常运作”。

Amionx方面当然提出了抗辩,称SafeCore层的厚度仅为1至5微米,仅仅是人类头发厚度的一小部分。并宣传从来没有一例SafeCore电池在设计成型后出现失效。

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目前以及有一家科技巨头—高通—对Amionx表示了实质上的支持,他们在去年对Aminox进行投资。在对知识产权和技术进行尽职调查后,高通相信,Amionx Safe Core的差异化有助于为锂离子电池的供应商和消费者提供价值。

然而在更多厂商看来,SafeCore可能还只能算是一个昂贵的权益之计。尽管Amionx宣称,除了许可费,厂商可以自己取得廉价的化学原料。

一批厂商正致力于研究直接用水或甚至固体聚合物材料代替这种易燃液体电解质的电池,正如宝马,大众,丰田,本田和日产正在做的那样。

鉴于消费电子行业利润微薄,商业公司可能会青睐投资于客户愿望清单上优先度更高的产品改进:如制造电池寿命更长,重量更轻,充电速度更快的产品。


也许,再有几例类似三星galaxy note 7事件的情况发生,就会引起整个行业对安全性能的关注。


(本文新闻素材来自CNET网)




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