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为什么笔记本用锂离子电池不安全

2009-05-26 09:21:12 栏目:通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词: 笔记本电池安全、锂离子电池爆炸原因、惠普电池召回事件、IEEE1625标准、锂电池检测认证、笔记本电池燃烧
内容摘要: 笔记本电脑锂离子电池为何频发安全事故?本文解析2009年惠普大规模召回事件背后的技术隐患,揭示多电芯串联结构、钢制外壳设计及检测盲区等核心风险因素,并介绍IEEE1625-2008国际标准对电池安全的规范作用。
AI 深度解读
2009年5月,惠普宣布全球召回20.3万块笔记本电池,再次将锂离子电池安全问题推向公众视野。这并非孤立事件——2006年索尼电池缺陷曾引发戴尔、苹果等厂商的连锁召回,暴露出消费电子行业在电池供应链管理上的系统性脆弱。从技术层面看,笔记本电池与手机电池存在本质差异:前者采用多电芯串并联结构,对电芯一致性要求极高,单颗电芯异常即可引发整组热失控;加之普遍使用钢制外壳密封,爆炸威力远超聚合物封装的手机电池。更深层的问题在于检测机制的局限性——破坏性试验无法实现全检,而原材料波动、生产环境变化等因素导致批次一致性难以保证。值得注意的是,当时专门针对笔记本电池的国际标准几乎空白,IEEE1625-2008的出台填补了这一缺口,为电芯设计、制造可靠性及系统级安全提供了技术框架。对于消费者而言,避免过充、高温环境及物理损伤是降低风险的关键;对行业来说,推动强制性认证落地、建立全生命周期追溯体系,才是根治隐患的长远之策。

    摩尔实验室(MORLAB)注意到仅2009年5月份就发生了若干起与锂电池相关的安全事故,其中比较典型的有惠普笔记本电脑电池召回事件、HTC Touch Pro原装电池燃烧事件等。

    5月中旬,惠普宣布实施一项电池组主动召回和更换计划,计划涉及某些装配有这批电池组的惠普笔记本电脑,全球市场召回数量高达20.3万块。其中,美洲市场8.2万块(包括美国市场7万块),亚太市场3.5万块,欧洲、中东和非洲市场8.6万块。惠普给出的召回原因是这些电池组存在过热起火和烫伤消费者的隐患。据说该电池组已发生了至少两起事故,主要是因为电池过热、破裂导致起火,并造成消费者蒙受了一定的财物损失,所幸的是没有人员受伤。

    惠普此次召回电池并没有透露这些问题电池出自其哪个制造商。但值得注意的是在2006年由于索尼的笔记本电脑电池存在问题,惠普也在全球召回1.57万问题笔记本电池。而随后,戴尔、苹果等厂商分别召回410万和180万块笔记本电池。从召回时间上来看,戴尔、苹果等厂商的反应时间稍慢。不知此次惠普电池召回事件是不是也会造成与上次一样的连锁反应,这还待进一步观察了。

    笔记本用锂电池由于安全问题被召回事件已屡见不鲜,而由其引发的燃烧、爆炸等安全事故更是频发。下图为所使用笔记本电池突然燃烧爆炸而广泛流传于网络的典型照片。

    一般手机用电池多由单电芯所组成,但笔记本电脑中所使用的锂电池多为多电芯串联或并联而成,这样就对电芯的一致性要求很高,电芯间的电压差、内阻差和容量差等指标允差范围要求很小。 其中若一个电芯出现异常也将会影响到整个电池组的安全性能表现。另外一般手机电池用的电芯多采用的是聚合物或铝制外壳密封,而目前笔记本用锂电芯则采用的多是钢制外壳密封,尽管多数都有安全阀的存在,但出现异常时(如短路、环境温度过高等)电芯内部压力要极具加大,一旦爆炸,则其威力要远远超过手机电池所造成的损坏。

    造成电池燃烧爆炸的原因归根结底还是内部电芯的燃烧和爆炸,而电芯出现事故的原因是多种多样的,如电芯自身内部短路、连接线短路、外控制电路失效造成短路或过充等、环境温度过高或其它异常情况发生(外来液体侵蚀、电压异常等)也会因此导致安全事故的产品。

    电池的安全并不能完全通过电池厂家的品质检验来解决问题,这是因为多数检验项目是破坏性试验,针对电池安全性的检测对电池生产方来说并不能全检,而只能进行抽检。而锂电芯生产工艺复杂,不同生产批次间原材料的变化,即便是同一个生产批次人员及设备稳定性、生产环境等的变化,都会影响其一致性的表现。这都造成了抽检仅仅反映出总体的性能概况,而不能保证每一个个体都不会出现问题。

    另外,目前专门针对笔记本电脑用锂电池的国际标准并不多,而相应的专门针对笔记本电脑用电池的强制性认证测试就更加是个“真空”状态了。相对来说电池的国际标准中,影响最大的应该是IEEE1625标准,其已于2008年10月完成了最新的修订。它对笔记本用电芯、电池的设计、制造、质量及可靠性等技术规范都进行了规定和规范。为电池制造商提供了指导方针、推行规划并执行设计分析、测试和认证,以确保电池的品质并提高其的可靠度,进而保障笔记本电脑产品使用时的安全性。下图为IEEE1625-2008标准所描述的移动计算机用系统组成图。

    摩尔实验室(MORLAB)从2008年底开始就已经开始着手对IEEE1625-2008标准进行分析研究,并已对外正式开展了依据此标准的测试,我们相信在不远的将来通过严格测试检验的笔记本电池会比现在更加的安全和可靠。

    如需更多资料,请发信到以下地址:Service@morlab.cn或致电:0755-86130318。

常见问题
Q: 笔记本电脑电池比手机电池更危险的主要原因是什么?
A: 笔记本电池通常采用多电芯串联或并联结构,对电芯一致性要求极高,单颗电芯异常会影响整组安全;且多使用钢制外壳密封,一旦爆炸威力远超手机电池的聚合物或铝制外壳。此外,笔记本电池容量更大、能量密度更高,热失控后果更严重。
Q: 为什么电池厂家无法通过品质检验完全杜绝安全问题?
A: 因为多数安全性检测属于破坏性试验,无法对每一块电池进行全检,只能抽样检测。而锂电芯生产工艺复杂,原材料批次变化、人员设备稳定性、生产环境波动等因素都会影响一致性,导致抽检无法保证每个个体都不出问题。
Q: IEEE1625-2008标准对笔记本电池安全有什么作用?
A: 该标准对笔记本用电芯、电池的设计、制造、质量及可靠性等技术规范进行了系统规定,为制造商提供指导方针、测试方法和认证流程,通过严格的设计分析和测试认证来提高电池品质与可靠度,从而保障笔记本电脑使用安全。
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