從新聞事件及消費糾紛細看鋰電池

羅克研

在三百多年前，本杰明·富蘭克林開始捕捉雷電，開啟了人們對雷電的認識，也開啟了人們對電的認識。從那個時候開始，也有很多人在考慮如何將捕捉到的電進行儲存，于是電池這種東西就產生了。作為歷史上的一個非常重要的發明，電池的出現確實解決了很多的問題，極大提高各種生活效率，而鋰電池的出現更加使得人們對電的認識越來越深入了。

電池爆炸事故的影響

今年關于鋰電池的新聞并不少，前一陣兒格力的董小姐吵著要收購的珠海銀隆就是一家鋰電池的生產廠家。

其實鋰電池容易過熱自燃的問題業界多年前就知道，不過由于它體積小重量輕，生產廠商并不愿意放棄這種解決方案。

過去幾年內，鋰電池可引起了不少火災。今年1月1日，挪威一輛 Model S 充電時突然起火——所幸車內無人。由于特斯拉使用的動力電池是三元鋰電池，而三元鋰電池燃燒時不能直接用水或者二氧化碳撲滅，專用的銅粉水造價太高又不常見，所以當時的挪威消防隊員只能用泡沫控制周邊火勢，直到這輛 Model S 完全燒毀。想想看，一輛特斯拉需要使用 7000 多節18650 型號鋰電池，只要其中一節出了問題，后果不堪設想。

不僅僅是電動車，受害者還包括漸漸平息的三星Galaxy Note 7、懸浮板和波音787夢想客機等。

而不久之前剛剛經歷的“關機門事件”的蘋果手機也被很多消費者質疑為電池原因，盡管蘋果官方給出的調查結果是第三方配件導致，但真相還是有點讓消費者沒法接受。

回頭看三星Note 7電池事故對整個電池、手機行業產生的影響，相信也會引起行業內以及更多的消費者更加重視鋰離子電池的安全問題。

有業內人士關于鋰電池提出了幾點建議：1、在生產工藝環節是否可以在電解液里加入防止燃燒和爆炸的物質；2、在隔膜方面，能不能做到更可靠，孔徑排布更均勻。3、在全流程的電池檢測方面，怎樣才能做到更可靠的檢測并且將數據有效記錄，供后續隨時調用。4、在電池最后的運輸和包裝環節，怎樣確保這些非生產環節的安全。

此外，在Note 7電池事故發生之后，三星就開始大規模地使用X光檢測，就是電池出廠之前要進行X光照射。這一手段可以帶來諸多便利，比如外殼，激光檢測之后可以確認這個外殼到底有沒有破損。如果一旦破損，電解液泄漏出來也是一個很大的風險。再比如，檢測電池內部的隔膜有沒有穿孔，保護電路有沒有脫落等等。引入X光檢測是一項非常方便和重要的技術創新。

鋰電池的簡歷

從20世紀70年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。到1991年索尼公司發布首個商用鋰離子電池，鋰離子電池也在不斷地革新消費電子產品的面貌。1998年，天津電源研究所開始商業化生產鋰離子電池。習慣上，人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，但這兩種電池是不一樣的。鋰離子電池已經成為主流。

從專業的解釋上來講，“鋰電池”是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池最早期應用在心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩等優點，使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計算器，數碼相機、手表中。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現在只有少數幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。

從鋰電池產業鏈來看，上游材料主要包括鋰原材料、正極材料、負極材料、電解液、隔膜以及鋁塑膜等。按照上游材料成本占鋰電池成本的比例來看，正極材料和鋁塑膜占比較高，分別為30%和18%。隨著新能源汽車銷量的持續高增長，以及各大鋰電池廠新建產能逐步投產，上游材料需求將大增。

隨著數碼產品如手機、筆記本電腦等產品的廣泛使用，鋰離子電池以優異的性能在這類產品中得到廣泛應用，并在逐步向其他產品應用領域發展。

手機、電動車電池質量問題

對于普通消費者而言，大多都是通過手機、電動自行車等一些帶有鋰電池的電子設備來對其認知。

中國質量萬里行消費投訴平臺統計，近些年關于手機電池鼓包以及充電等問題的案例屢見不鮮，并且涉及很多手機品牌。

山東的李女士購買了紅米note3手機一部，可用了沒多久手機電池鼓脹，幾乎要爆炸的感覺。手機后蓋被撐壞、嚴重變形，去售后進行保修，經過鑒定之后說是人為原因，這讓李女士感到不解。今年，有一些消費者投訴小米手機爆炸的事件，不過小米對此問題并沒有指出事件原因，盡管數量并不多，但對于消費者而言，應該知道究竟是什么原因產生的爆炸問題，是電池原因，還是其他原因。

菏澤的周先生購買了一部魅藍note2手機，使用了不到4個月就出現了電池充不上電的情況，顯示充到30%就再也充不上了，并且耗電量大，手機發熱嚴重，手機后蓋明顯凸出一塊，使用時間也逐漸降低，看視頻一個小時就沒電了，待機一天就沒電了。

雖然現在可更換鋰電池手機變得越來越少，但因為手機電池爆炸導致人員受傷的新聞卻仍然時有發生，電池爆炸的事故時常將問題歸咎于用戶私自購買市場上不合格的鋰電池，然而手機品牌越來越多，代工鋰電池的工廠大小也是參差不齊，不合格電池容易發熱、膨脹，存在爆炸風險。

說到手機，不得不提下移動電源。移動電源虛標容量的問題在行業內一直普遍，電池容量虛標就是放大或夸大實際電池容量的參數，目的是吸引消費者眼球并能賣上好價錢。舉例來說，假設一節18650鋰電池的電池容量實際是2200mAh，廠家在電池上標識是5000mAh，那么這就屬于電池容量虛標現象。

分析人士指出，由于移動電源行業準入門檻低、產品質量差、無序競爭，沒有國標對整個行業起到規范是一個很大的原因。目前一些大的廠家已經參照鋰電池國標等現有國標制定了自己的企業標準，保證自己的產品質量。但由于山寨產品太多，導致很多廠家利潤太薄，無法生存。

除了消費者經常使用的手機之外，電動自行車的鋰電池也存在著諸多問題。

武漢董女士騎了已有5年的電動車，此前從未出現相關問題。前不久因電池舊了，董女士更換了一款新的超霸電池，可安裝上沒多久車子就自燃了。

蘇州的鄭榮生在京東第三方平臺購買了一輛鋰電池電動自行車，購買了1個多月，電動車的行駛里程從宣傳上說的40公里一直下降，剛騎的時候是20公里，后來是15公里、10公里，最后就是200米，直到現在電動車充不進一點兒電。

深圳溫先生上個月在淘寶網上購買的一款電動車，第一次騎著上班，單程18公里，回程走一半就沒電了，也就是說只能走27公里左右，根本達不到40公里的要求。

隨后他咨詢了一些專業鋰電池的師傅，在他們的建議下，查明騎行里程不達標的原因為原電池容量嚴重虛標，實際容量最多是48V6.6A到7.8A（若包含制造時容量損耗，實際容量將會更小），實數電芯為13串3并，共計39粒18650電芯。

溫先生發現，在淘寶上賣全新三星電芯價格在10～20元之間，容量為2.2～2.6A。而從賣家說電池出廠價為600元來看，應該是此類電芯，因此電池容量不可能達到9A。實際上，溫先生也注意到賣家在淘寶中上傳的檢測報告中不含電池容量該項重要指標，另外所附的報告也是模糊不清的。

經常會有消費者疑惑電池20Ah、30Ah為什么跑不遠，其實都是電量標識誤導的。實際上，電池容量是一個動態變化過程，一般都是衰減了，而所謂60V 20Ah電池只是新電池最佳放電條件。在實際使用中，溫度，衰減，等一系列因素讓同標號電池容量各異。

一般電動車電池型號主要分為36V、48V、60V、64V、72V等幾種。目前48V是最常見的，大概占了所有電動車用戶的90%以上。以48V為例，常用的型號為6-DZM-12指48V12Ah、6-DZM-20指48V20Ah、8-DZM-14指64V14Ah。但是很多小品牌甚至翻新電池廠家就開始虛標了，比如說：電池上標注6-DZM-14，其實是國標10-12AH的，6-DZM-20，其實是國標17AH的電池。

為了規范鋰電子市場，工信部也在去年出臺的《鋰離子電池行業規范條件》，目的是加強鋰離子電池行業管理，提高行業發展水平，引導產業轉型升級和結構調整，推動鋰離子電池產業持續健康發展。

為什么鋰電池會爆炸？

從專業資料上分析得出鋰電池爆炸原因主要有以下幾點：1、內部極化較大；2、極片吸水，與電解液發生反應氣鼓；3、電解液本身的質量、性能問題；4、注液時候注液量達不到工藝要求；5、裝配制程中激光焊接密封性能差，測漏氣時漏氣；6、粉塵、極片粉塵首先易導致微短路；7、正負極片較工藝范圍偏厚，入殼難；8、注液封口問題，鋼珠密封性能不好導致氣鼓；9、殼體來料存在殼壁偏厚，殼體變形影響厚度；10、外面環境溫度過高也是導致爆炸的主要原因。

從爆炸類型分析上看，電池芯爆炸的類型可歸納為外部短路、內部短路及過充三種。

此處的外部系指電芯的外部，包含了電池組內部絕緣設計不良等所引起的短路。當電芯外部發生短路，電子組件又未能切斷回路時，電芯內部會產生高熱，造成部分電解液汽化，將電池外殼撐大。

當電池內部溫度高到135攝氏度時，質量好的隔膜紙，會將細孔關閉，電化學反應終止或近乎終止，電流驟降，溫度也慢慢下降，進而避免了爆炸發生。但是，細孔關閉率太差，或是細孔根本不會關閉的隔膜紙，會讓電池溫度繼續升高，更多的電解液汽化，最后將電池外殼撐破，甚至將電池溫度提高到使材料燃燒并爆炸。

內部短路主要是因為銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜，或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破隔膜所造成。這些細小的針狀金屬，會造成微短路。由于針很細有一定的電阻值，因此，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生產過程造成，可觀察到的現象是電池漏電太快，多數可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且，由于毛刺細小，有時會被燒斷，使得電池又恢復正常。因此，因毛刺微短路引發爆炸的機率不高。

這樣的說法，可以從各電芯廠內部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，但是卻鮮少發生爆炸事件，得到統計上的支持。因此，內部短路引發的爆炸，主要還是因為過充造成的。因為，過充后極片上到處都是針狀鋰金屬結晶，刺穿點到處都是，到處都在發生微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，最后高溫將電解液氣體。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸，還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發生激烈氧化，都是爆炸收場。但是過充引發內部短路造成的這種爆炸，并不一定發生在充電的當時。有可能電池溫度還未高到讓材料燃燒、產生的氣體也未足以撐破電池外殼時，消費者就終止充電，帶手機出門。這時眾多的微短路所產生的熱，慢慢地將電池溫度提高，經過一段時間后，才發生爆炸。

消費者共同的描述都是拿起手機時發現手機很燙，扔掉后就爆炸。綜合以上爆炸的類型，可以將防爆重點放在過充的防止、外部短路的防止及提升電芯安全性三方面。其中過充防止及外部短路防止屬于電子防護，與電池系統設計及電池組裝有較大關系。電芯安全性提升之重點為化學與機械防護，與電池芯制造廠有較大關系。

普通的鋰離子電池由正極、負極、電解質、隔膜組成。鋰離子在正負極之間來回“奔跑”，完成充放電的過程。有了電解質，鋰離子才能“奔跑”。正負極之間用陶瓷或者其他聚合物制成的隔膜隔開，電池的正負極因此避免了直接接觸。

安全隱患就在這個隔膜上。一旦高壓、過熱，隔膜很容易被穿破，導致正負極接觸，造成內部短路。

可能大多數的消費者對于專業上的理論并未完全了解，但可以在平時充電上特別注意，防止過充。