锂电池处“患”不惊

时间:2022-10-02 07:21:33

锂电池处“患”不惊

(曾雨)接二连三的锂电池召回事件告诉我们:电池工业面临变革,并且也需要一场轰轰烈烈的变革。不过技术人员告诉我们,在最近几年里,锂电池仍将是IT产品中最主流、最实用的电池技术。

很多人仍对去年那场笔记本电脑电池的大规模召回事件记忆犹新,一场类似的事件又开始再度袭扰业界:8月中旬,全球最大的手机生产商诺基亚公司宣布召回4600万块手机锂电池;同样是在8月中旬,东芝公司宣布,由于存在过热和火灾的隐患,该公司主动召回1400台笔记本电脑的电池;紧接着,8月下旬,一位美国用户使用的戴尔笔记本电脑的电池突然爆炸起火,虽然火灾并未造成人员伤亡,然而这位用户的文件和资料都付之一炬……

电池门事件再度来袭?

处惊不乱

诺基亚方面宣布,该公司产品中使用的部分由松下制造的锂电池,在充电时可能会出现过热的问题,公司将主动召回这些产品,并为用户更换电池。据悉,此次召回事件涉及的产品型号众多,数量多达4600万块,这也是业内最大规模的一起电池召回事件。该起事件与随后的东芝以及戴尔笔记本电脑事件,均明白无误地昭示出:电池工业正在面临着一场巨大的挑战。

松下方面则表示,电池的相关问题是在制造过程中产生的。具体来说,就是一个用于防止短路的绝缘层发生破损时,过热现象就会产生。诺基亚的统计也表明,迄今为止,松下锂电池造成的过热问题仅报告了100起(即百万分之二的比率),而且没有造成严重伤亡事件。

专家认为,不断发生的电池召回事件,一方面体现出企业对于用户更加审慎负责的态度,另一方面也表明电池生产方面仍然存在诸多问题。

20世纪90年代以来,可充电的锂电池一直是笔记本电脑和手机产业飞速发展的重要因素之一。由于价格相对便宜、重量轻、电量足、环保性能好,锂电池得到了用户和业界的广泛认可,成功跻身于主流市场,并应用于电脑、手机、PDA等产品。广泛使用的锂电池引发了便携电子产品的一场革命,它将大量的能源浓缩在非常小的空间中,并且能让用户得到更长的使用时间。然而,从另外一方面来看,由于锂电池产生的电流更大,制造工艺也更加复杂,因此它更容易出现发热甚至过热的情况,万一造成短路,其后果也更加严重。

一些分析人士指出,手机和笔记本电脑产业的发展速度,已经远远超过了电池技术的发展速度,在这些产品功能日趋完善的同时,它们对启动电流、工作电流、待机电压等指标,以及对锂电池的整体性能也提出了越来越高的要求。以个人电脑中的CPU为例,自从问世起至今,CPU的性能已经提升了几百倍,然而笔记本电脑的电池容量却始终变化不大。

对于目前的锂电池技术,也有一些专家提出质疑。日本东京理工大学教授Masataka Wakihara就认为,笔记本电脑和手机所使用的锂离子电池的底层技术是不安全的,根本达不到满足其使命所要求的标准,需要重新进行设计。Wakihara还抨击了电池制造商,他表示:“电池制造商还处在学习阶段,因为制造技术还不太成熟。问题是,当前锂离子电池在设计上存在根本性缺陷,要避免安全问题,就必须要彻底改变制造方式。”他将锂离子电池形容为“危险的能量盒”。Wakihara的观点得到了日本全国高级工业科技协会电池研究部门主管Kuniaki Tatsumi的支持,Tatsumi也认为:“电池制造商很少关注电池的安全性设计。”

尽管如此,主流舆论和多数专家仍然认为,锂电池虽然具有一定的局限性,但是在可预见的未来,它仍将是IT产品中最实用的电池技术。

后继有人

其实,技术人员找寻锂电池替代物的努力从来没有停止过,而在当前,看起来燃料电池技术似乎最具备承接锂电池衣钵的资质。

燃料电池并不是什么新鲜事务,早在180年前,英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理,而这正是燃料电池的立身之本。

燃料电池是一种化学电池,它利用物质发生化学反应时释出的能量,直接将其转变为电能。从这一点来看,燃料电池和其他化学电池,譬如锰干电池、铅蓄电池等都是较为相似的。然而,燃料电池在工作时需要不断地向其提供燃料和氧化剂,这又和其他普通化学电池有着极大的不同。正是由于它把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出,因此被称为燃料电池。

多年前,就有一些日系厂商开始设想将燃料电池用于笔记本电脑,他们乐观地表示,将在未来几年大力推广采用燃料电池的笔记本电脑。遗憾的是,这一幕至今仍未成为现实,而且也少有证据表明我们距离燃料电池越来越近了。

在一些“概念型”产品上,我们倒是时常目睹到燃料电池的应用。三星最近就展示了其超便携式笔记本电脑Q35,据悉,有了其配套燃料电池的支撑,Q35能够在每天使用8小时的情况下,连续工作1个月的时间。与三星在去年底的同类展示相比,新型燃料电池在待机和工作方面的表现相差无几,但是“三围”明显小了不少,这也表明它距离商用越来越近了。三星方面也表示,Q35燃料电池笔记本电脑目前正在测试中,有望在2007年年底正式推向市场。

8月27日,索尼公司表示,该公司开发出一种使用食糖的环保型燃料电池,这种电池产生的电流足可以带动一个MP3音乐播放器和一对音箱。据了解,这种电池的外壳是由用蔬菜制造的塑料制成,只需在其中倒入糖溶液,生物酶就会分解糖溶液进而产生功率为50毫瓦的电流。索尼表示将把这种燃料电池投入商业应用,不过该公司没有披露具体的时间表。

专家表示,燃料电池兼备了无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作等优点,而且工作的副产品只有水和热量,无噪音,基本无污染,效率比起一般的发电系统也高得多,比起常用的锂电池和聚合物锂电池要干净和环保得多。另外,相对于一般的锂电池,燃料电池能够在容量相同的情况下,把电池做得更小,或者在电池体积和重量相同的情况下,把电池容量做得更大。

不过,燃料电池的优点尚不足以令它顺理成章地替代锂电池的地位。同时,燃料电池目前的一些缺点也将阻碍它的应用和普及。譬如,燃料电池用来在低温下生成氢所需的白金催化剂的成本比较昂贵,电力密度也较低,整体成本远远高于锂电池;其次,在工业生产中,燃料电池产生的水和热量可以轻而易举地进行循环再利用,但是在笔记本电脑、手机等IT产品中,这些热量和水如何进行处理将是一大难题;最后,燃料电池和我们现在使用的锂电池不同,它不可以充电,要想持续使用,必须不断补充燃料(电解质)。如何让用户方便地取得燃料,并不是件容易事,同时用户理念的转变也将是横亘在燃料电池普及路上的一座大山。

尤为重要的是,目前我们尚不能证实燃料电池比锂电池更安全。

尽管在IT产品中应用较少,但是燃料电池在国防、航空、航天、电力、汽车、通信等行业和领域中均有着较大规模的应用。在去年的笔记本电脑锂电池被频繁召回之后,美国著名的《连线》杂志曾经乐观地预测:(IT业的)燃料电池技术时代即将来临。现在看来,这一预测的“理想主义”成分还是偏重了些。

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