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三星电池为啥爆?因为有层膜被搞破了

一直被各位段子手调侃的三星Note 7终于在国内成功首爆了。三星还能发生这样的安全事故,不少电动车主更是担心,自己屁股下的电池,会不会有一天也像Note 7这样,嘭……

三星电池为啥爆?因为有层膜被捅破了

锂电池为啥会爆?

锂电池的原理咱们都知道啊,所谓的锂离子脱嵌,其实就是锂离子在阴极和阳极之间不同的往返抽插抽插,似魔鬼的步伐……抽插时间长了的后果,大人们都知道,那就是阴极和阳极的材料会变松,然后电芯的体积就会变大。这也就是咱们常见的手机电池用时间长了后会鼓包的原因。

三星电池为啥爆?因为有层膜被捅破了

这种现象,在高能量密度的电池中,会更加明显。因为这些电池的正负极材料本身的单位可充电量就更高,所以在锂离子嵌入的时候体积增大也就更明显。

下面的图表是目前主要手机品牌的电池规格参数,我加入了松下最近两年为特斯拉提供的18650电池参数。

三星电池为啥爆?因为有层膜被捅破了

可以看到,在手机中,三星Note 7的电压和能量密度都是最高的,而且三星Note 7使用的也是1.2C的快充技术,也就是充电电流在4.2A,远超大家熟知的5V/1A的充电规格。

而在这种电芯体积随着充电不断变化的情况下,电芯隔离膜的作用,就显得非常重要了。作为隔绝电芯正负两极防止短路的薄膜,隔离膜在这种情况下要能够经受住这种膨胀变化,绝对不能抽插两下就被撕裂了。

按照三星自己的分析,这次Note 7的爆炸,很大一部分原因,就在这个隔离膜上。

三星电池为啥爆?因为有层膜被捅破了

隔离膜设计在电芯里的使用,要考虑两个方面。

首先是电芯隔离膜在正负两极之间的延展量够不够,有个专用名词叫Overhang。这种安全余量的设计,首先是为了防止在电芯膨胀收缩的时候,能有足够的余量来保证对正负两极的全隔绝。其次是为了保证在电芯除水工序中,隔膜会因为热收缩而变得太短,以至于影响绝缘性。

三星电池为啥爆?因为有层膜被捅破了

因为手机电池只有一块,所以这种短路对手机带来的危害最明显。对于电动汽车来说,如果电池品控不好,几十个或者上百个单体电芯出现这种短路,后果只能更严重。所以,我们也非常希望国内的电动车厂家除了狠抓品控,更要深钻电池管理系统。

不信看看上面表格中特斯拉用的电芯高达800Wh/L的能量密度,所以特斯拉采用了现在最复杂也是最先进的电池管理系统。既然咱们COPY能力这么强,那就多COPY特斯拉。嗯,我想说的是,汽油车自燃的几率远超电动车。

另外一个就是隔膜本身所带的异物。因为隔膜成品在进入电芯生产线之前,是像胶带那样一捆一捆的,所以很容易沾上一些很小的颗粒,像啥灰尘、员工操作时掉下来的颗粒,甚至电池正负极材料的颗粒等等。这些颗粒很可能就会扎破隔离薄膜,毕竟这个膜的厚度只有20到30微米之间,尤其是汽车用的动力电池,往往在20到25微米之间。

所以,随着电池容量越高,密度越高,充电电压越来越高,锂电池裸电芯的绝缘性就越重要。三星SDI这次的失误确实罕见,但也给所有的电芯品牌,以及手机、汽车品牌敲了一次响亮的警钟。■

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