锂电池缘何成为“炸弹”？

前段时间，三星公司的旗舰智能手机GalaxyNote 7一直牢牢占据着新闻头条，这倒不是因为它的性能或是设计有多么出众（当然Note7的性能和设计的确很好），而是因为其在上市后的短时间内，即被发现内置电池存在重大安全隐患，手机无故发生爆炸的几率更是远远超出正常范围。事件一出，三星公司瞬间遭受巨大打击，损失无数金钱，而电子产品消费者乃至于各界人士也开始“谈虎色变”，这从最近部分航空公司将三星手机定义为民航危险品的“无厘头”行为之中可见一斑。

不过话说回来，在日常生活中，电子产品爆炸绝非罕见，那么这些原本应该服务消费者的设备突然摇身一变成为“炸弹”，又是怎么回事呢？我们不妨来看一看这篇文章从化学角度给出的解读。

都是锂电池，但为何有着千差万别？

在如今，绝大多数电子产品已经迈入了“锂电池时代”，作为一种已经有着较多应用经验的电池，锂电池具有寿命长、容量大、造价不高等特点，因此它受到广泛欢迎完全是在情理之中。不过，虽然很多种电池都可以被称为“锂电池”，但是你是否知道，锂电池和锂电池之间，也有着很大差异呢？实际上，锂电池可以大体分为两类——即传统锂离子电池和锂离子聚合物电池，它们在诸多性质上都有着不同之处：

传统锂离子电池：此类电池的典型代表，即是在各种“充电宝（移动电源）”之中频繁出镜的18650锂电池，该电池以其外观特征（直径18mm，高65mm，呈圆柱形）而得名，因成本低廉、经久耐用而成为了当今锂电池市场的“战斗机”。传统锂离子电池与其他传统电池类似，均含有负责转移电子（因为电池充放电本质上即为电子定向移动的过程）的电解液，所以需要一定的包装体积（这有时会令它并不便携），以及负责保护电解液的硬质外壳。

锂离子聚合物电池：在目前，所有的手机、平板电脑等便携电子产品，以及绝大多数笔记本电脑所采用的电池均为此类。锂离子聚合物电池由于利用聚合物串联电池结构，使其仅需要少量液体电解质，因此该类电池并不需要硬质外壳做保护，形状没有限制，其包装体积也可大大减少。基于这些特点，锂离子聚合物电池在一些追求轻便、对设备厚度有要求的电子产品之中大量装备，并大有取代传统锂离子电池的趋势。

锂电池缘何成为“炸弹”？

在文章开头所述的三星Galaxy Note 7爆炸事件中，三星公司于随后证实，手机爆炸燃烧与其锂电池的设计缺陷密切相关。而在近些年出现的电子产品爆炸事件（例如索尼笔记本电脑于2006年出现爆炸事件，最后导致索尼公司进行了问题产品的全球召回）之中，无一例外均是锂电池发生了爆炸。从化学的角度来看，引发锂电池爆炸的原因有很多，其中相当一部分原因和厂商的设计缺陷有很大关系。

众所周知，电池爆炸的一个重要诱因即是电池短路（即电池所在的电路中没有用电器，以至短时间内通过电池内部的电流过大的现象），而无论是电池短路还是过度充电（锂电池爆炸的另一个重要诱因，即电池充电电压高于其设定的上限），都会导致锂电池内部在短时间内积聚大量的热量和气体（锂电池工作时会生成气体），这样一来，为了释放压力，锂电池要么会激发内部的压力释放装置，要么会直接使其外壳裂开，而这两种情况均会导致电池内部材料直接接触空气，从而发生燃烧。

一般而言，锂电池爆炸燃烧很少会因为外部电路故障，这也就意味着绝大多数的锂电池爆炸燃烧事件，均源于电池内部的设计缺陷。例如在前面所述的索尼笔记本电池爆炸事件中，问题电池的电解液部分即被检出了金属杂质，该事故也正是因金属杂质造成了意料之外的导电，形成了内部短路而诱发爆炸的。无独有偶，波音787飞机锂电池起火事件，也和飞机电池在特殊环境下，电解液的性能大幅下降，从而诱发内部短路有关。

当然，这两起锂电池爆炸燃烧事件之中，所涉及的均为传统的锂离子电池，而本次三星Galaxy Note 7爆炸事件中的“主角”则是锂离子聚合物电池，那么锂离子聚合物电池在此类事件之中，又有什么特殊之处呢？其实一般而言，锂离子聚合物电池由于并不具备硬质外壳，剧烈爆炸燃烧的可能性已经大大降低，此类电池在出现爆炸事故时，会因外壳的抗冲击能力差而提前爆开，从而通常表现为爆炸后缓慢燃烧。不过，锂离子聚合物电池在形状上的高度可变性，既能够给设备生产厂商以更多的自由设计空间，也往往需要对电池组部分进行额外的设计。这样一来，便难免出现电池组设计不过关，进而引发事故的情况。在本次三星Galaxy Note 7爆炸事件之中，目前已经初步确定的是，生产工艺存在重大缺陷的电池组很可能便是爆炸的元凶。

如何避免爆炸事件重演？

虽然三星公司已经展开了针对载有问题电池的产品的召回行动，但事件所造成的恶劣影响，包括对品牌形象、价值、公司声誉的破坏，势必已经无法挽回，该事件也可以被列入锂电池发展历史上的大型安全事故之一。既然如此，那么我们究竟要从哪方面加以改善，才能避免事故的重演呢？

在锂离子聚合物电池得到了大面积推广的今天，各大锂电池厂商所要做的最重要的一件事，无疑是加强对电池安全的把控。这既需要进行严格的产品出厂检测、新产品测试和良品率控制，也离不开对电池设计工作的重视和投入。毕竟从理论上来讲，一块设计、生产完全合格的电池，长期使用后出现事故的概率极低，即使出现事故也并不会损毁厂商的信誉，但倘若电池在这些环节出现了重大问题，那厂商可就要付出惨痛的代价了。

而对于消费者们来说，选择靠谱的锂电池，和在适当的环境下正确地使用锂电池，都是防止事故的关键。一些消费者贪图一时便宜，选择各种不正规电池的行为，其实已经为日后的使用埋下了隐患；同样的是，即使是一块完全合格的锂电池，消费者如果没有在适当的环境下使用（如在极端天气、水中、高温环境下使用电池），或是用不恰当的方法来对待电池（例如摔砸、划开锂电池），都可能导致事故的发生。

（感谢南京大学应用化学学士孙旭东对本文的帮助）