手機(jī)電池的質(zhì)量問題是每年3#8226;15投訴的熱點，而頻頻發(fā)生的電池爆炸事件更是引發(fā)公眾對手機(jī)電池——鋰電池的關(guān)注。過度充電是電池爆炸的誘因，而目前業(yè)界也正在努力尋找更安全、更高效的鋰電池。

鋰電池總是和爆炸聯(lián)系在一起。大年初五廣州的爆炸事件，一開始就被以為是鋰電池引起的。那天晚上，廣州越秀區(qū)東華南路上的一家手機(jī)專賣店突然傳出一聲巨響，一名店員倒地不省人事，很快因失血過多死亡。后來的調(diào)查證實了爆炸另有原因，但是人們對鋰電池的恐慌并沒有因此消散，因為鋰電池爆炸的事件幾乎每年都會發(fā)生：2006年6月，一臺戴爾筆記本電腦在日本的一次會議上爆炸，鋰電池突然起火燃燒，并且發(fā)生了好幾次爆炸，幸好沒有人受傷。幾乎沒有哪一個品牌能逃脫\"爆炸門\"的困擾，包括著名的蘋果。2007年4月，在澳大利亞的阿德萊德市，一只ipod nano的電池在充電中發(fā)生爆炸，從桌面上閃著火花飛起。鋰電池爆炸造成的傷亡也的確偶爾發(fā)生，2007年6月，甘肅省金塔縣的一位22歲的電焊工人因為鋰電池爆炸身亡。當(dāng)他蹲在地上進(jìn)行焊接作業(yè)時，胸前衣兜中的摩托羅拉手機(jī)突然爆炸，心臟被刺破致死。

鋰電池似乎已經(jīng)成為炸彈的一種。托運(yùn)鋰電池已經(jīng)被禁止，甚至有傳聞攜帶鋰電池上飛機(jī)也會被限制。鋰電池真的這么危險？爆炸事件為什么會頻繁發(fā)生？

持久，所以流行

鋰電池的爆炸事件增加，最大的原因是鋰電池越來越多。沒有人能統(tǒng)計出全世界一共有多少塊鋰電池，但是看一看身邊的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦就可以知道，鋰電池已經(jīng)成為了每個人的數(shù)碼生活脫離不了的角色。像iPod這樣的個人電子產(chǎn)品正在越來越袖珍化，很大程度上，這應(yīng)該歸功于大容量的鋰電池。

鋰電池的誕生伴隨著個人數(shù)碼時代的來臨。第一塊實用的鋰電池是1992年由SONY開發(fā)并推向市場。也正是在這一兩年中，各種前所未有的電子產(chǎn)品開始進(jìn)入個人生活：第一臺現(xiàn)代意義上的手機(jī)，也就是使用所謂2G網(wǎng)絡(luò)的移動電話1991年在芬蘭誕生；同樣是1991年，柯達(dá)公司推出了DCS-100數(shù)碼相機(jī)，標(biāo)志著數(shù)碼相機(jī)開始大規(guī)模進(jìn)軍市場；而IBM第一代的700系列筆記本電腦也在1992年誕生。個人化的電子產(chǎn)品需要的是小巧，它需要可移動、便攜，但是早期的數(shù)碼產(chǎn)品通常是\"電老虎\"，一對五號干電池只能支撐一個小時左右。沒有什么比大容量而又輕便的鋰電池更適合它們的需要了。

鋰電池一直是化學(xué)家們的夢想，卻也是工程師的噩夢。自從1817年瑞典人阿弗韋聰（Johann Arfvedson）發(fā)現(xiàn)鋰元素之后，它一直被看做制作電池的最好選擇。鋰是最輕的金屬，甚至是最輕的固體元素，密度只有水的一半，而它的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，這意味著鋰電池可以在最小的重量下，容納最多的能量。但是這同樣意味著鋰是一種危險的金屬：它甚至?xí)退l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一旦爆炸起來威力驚人。

普通的堿性電池很難爆炸，即使發(fā)生短路，通常也只會發(fā)熱漏液?？沙潆姷逆囨k電池和鎳氫電池也挺安全，它們有保證安全的排氣孔。但是它們的比容量只有鋰電池的一半左右，還含有嚴(yán)重污染環(huán)境的汞、鎘、鉛等重金屬，而且還會有記憶效應(yīng)，在放電不完全的情況下再次充電，就會對電池造成不可修復(fù)的損傷。盡管鋰電池潛藏著危險，它的地位也難以替代。

解剖鋰電池

通常我們所說的鋰電池，其實準(zhǔn)確的說應(yīng)該是\"二次鋰離子電池\"。因為電池中并沒有鋰金屬。常用的一些CR2023紐扣電池才是真正使用金屬鋰作負(fù)極的\"鋰電池\"，它們是不能充電的。人們發(fā)現(xiàn)，給這樣的電池充電并不像鉛蓄電池那樣簡單。電池的負(fù)極不是像鉛蓄電池那樣逐漸增厚，而是形成了樹枝狀的金屬鋰，它們在電池內(nèi)部生長，劃破了隔離正負(fù)極的薄膜，最后連通了電池的正極。于是電池短路了，開始發(fā)出大量的熱，然后電解液沸騰脹裂了電池外殼，空氣涌進(jìn)電池殼，于是金屬鋰和有機(jī)物電解液開始劇烈燃燒。一顆鋰電池就是這樣爆炸起火的。所以在這樣的電池上通常都有標(biāo)注：切勿充電，危險！

但是人們并沒有放棄充電鋰電池的研究，既然問題出在負(fù)極的金屬鋰上，那么就選擇一種合適的負(fù)極材料吧。它需要像金屬鋰一樣把鋰離子聚集起來，并且能在多次充放電后還保持原來的結(jié)構(gòu)。20多年的努力之后，人們找到的材料并不新鮮，就是干電池的碳棒里也含有的石墨。人們發(fā)現(xiàn)，鋰離子可以嵌入石墨層狀結(jié)構(gòu)中的間隙，同時只要對石墨作一定的處理，它能經(jīng)得住數(shù)百次的充放電。而電池的正極則是一種提供鋰離子的化合物，通常使用鈷酸鋰(LiCoO2)。于是正負(fù)極就像是儲存鋰離子的庫房，在充電時，鋰離子就從正極跑到負(fù)極，放電時則相反。這種結(jié)構(gòu)被稱為\"搖椅式電池\"。

搖椅式結(jié)構(gòu)讓鋰電池最終得以走向市場，但是它還有一個致命的缺陷。如果電池的正負(fù)極這兩個鋰離子的庫房裝滿了，會發(fā)生什么事情？

鋰電池在充電中，兩極的電壓會越來越高，從3伏上升到4.2伏，同時正極的鋰離子越來越少，都跑到負(fù)極去了。如果電壓超過了4.2伏，正極沒有足夠的鋰離子，晶體結(jié)構(gòu)就會發(fā)生崩塌，電池的容量不可挽回地下降。如果繼續(xù)充電，負(fù)極的石墨中裝滿了鋰離子，溢出的離子又開始生成樹枝狀的鋰金屬了。這些金屬又會造成短路，一場爆炸于是不可避免了。

電池變炸彈

過度充電是鋰電池爆炸的首要原因。正規(guī)的鋰電池都設(shè)置了兩道以上的防護(hù)，防止過度充電。電池的芯片中設(shè)置了防護(hù)電路，如果電池電壓超過了4.2伏，電流就會自動切斷。如果這一道防線失效，充電器中也有一塊防護(hù)電路。即使兩塊防護(hù)電路都壞了，電池上還有防止電流過大的限流片，如果發(fā)生短路，通過電池的電流過大，它會自動切斷。如果一道防護(hù)的失誤率是十萬分之一，兩道防護(hù)就可以達(dá)到百億分之一。但是全球每年數(shù)以十億計的鋰電池投入使用，總有一些劣質(zhì)的充電器和電池出現(xiàn)故障，總有人會不幸中這樣的大彩。

但是鋰電池還有最后一道防線，就在于電池芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這是鋰電池品質(zhì)的最關(guān)鍵所在。用優(yōu)質(zhì)的隔膜紙隔開正負(fù)極，可以解決過度充電的問題。它的孔徑更小，更不容易刺破。而限壓閥可以在電池過熱時釋放電芯內(nèi)的壓力。劣質(zhì)鋰電池的限壓閥如果不起作用，可能會讓電池內(nèi)的壓力聚集爆炸，但是劣質(zhì)的限壓閥如果在電池正常使用時破裂，反而可能導(dǎo)致空氣進(jìn)入電池和鋰反應(yīng)燃燒。優(yōu)質(zhì)的鋰電池能經(jīng)受住過度充電和外部短路的試驗不會爆炸，這就是它們的價值所在。

盡管有這么多的防護(hù)，鋰電池的危險仍然沒有徹底消除。除了過度充電和外部短路，溫度過高、受到機(jī)械損傷也可能導(dǎo)致鋰電池爆炸。因為鋰電池的高能量和危險性本身就很難分離。

人們希望通過鋰電池的結(jié)構(gòu)，徹底消除爆炸的危險。使用磷酸鋰鐵作正極能讓鋰電池更耐熱，使用過渡金屬氮化物和納米硅材料能提高負(fù)極的鋰離子容量，而電解質(zhì)如果使用固體聚合物，不僅可以基本消除爆炸燃燒的危險，還能讓電池的壽命更長久。但是在這些技術(shù)走出實驗室之前，鋰電池的使用者只能靠自己多加小心：使用正規(guī)廠家的優(yōu)質(zhì)鋰電池，并且盡量按照使用說明，避免過量充電、大電流放電和在極端溫度下使用。