老化测试是将充电后的LIB放入托盘,放置一段时间。进行测试的LIB的数量通常都保持在几万块。因此,开发部门从杜绝隐患的角度出发,认为应当使托盘具

老化测试是将充电后的LIB放入托盘,放置一段时间。进行测试的LIB的数量通常都保持在几万块。因此,开发部门从杜绝隐患的角度出发,认为应当使托盘具备阻燃性。然而,阻燃的重要性并没有准确传达到制造现场。开发部门并不知道,托盘最终没有采用高阻燃性材料,而是采用了分子量并不算大的聚丙烯。工厂方面是为了降低成本。

通过重现试验得出了最终结论:电池起火的可能性极低,发生火灾是因为其他某种原因引燃的火种点燃了易燃的托盘。我们对托盘进行的燃烧试验显示,发现托盘的确很容易起火。而且聚丙烯的熔点较低,一旦引燃就会融化,啪嗒啪嗒滴落下来,就像蜡油从点燃的蜡烛上滴落一样。起火位置已经确定是架子的最顶端。因为托盘的上述性质,融化的聚丙烯会连续不断地滴到下面的架子上。此时,向燃烧的托盘喷水,就会造成起火的聚丙烯液滴飞溅,无法灭火。倘若托盘具备阻燃性,火势绝对不会这样蔓延。

安全管理有一条基本原则“海因里希法则”。这是曾在美国的保险公司担任技师的海因里希通过调查、分析5000多起工业事故发现的法则。在1起重大事故的背后,必有29起中等事故。而在29起中等事故的背后,还有看似不值得一提的300起小事故。他的这个发现也被称作“1:29:300法则”。在这次火灾之前,应该发生过多起小事故,但没有引起重视。开高健的小说《最后的晚餐》里有这样一句话,“火灾的火焰必定比引起火灾的香烟火苗旺盛”。结果的确如此。

5个月的讨论得出结论

之后,与消防厅的探讨还在继续。火灾发生3个月后的1996年2月9日,我们来到东京消防厅预防部,在一张靠窗的桌子旁边,与危险品课和查察课的工作人员就事故原因展开了讨论。屋子里的办公桌密密麻麻,桌上和书柜里堆满了文件。笔者虽然心里嘀咕“这么多文件,万一着火了怎么办”,但脸上不能露出一丝痕迹。窗外能看到皇居的大手濠,恬静的景色一览无遗。而在我们的脑子里,却满是对当天的讨论结果的担忧与彷徨。

我们细致、耐心地向东京消防厅解释了LIB的原理和结构、多重安全机构,以及我们通过再现实验设想的火灾原因。探讨的结果是:LIB的操作规定无需改变,可以维持原样。那一刹那,从未有过的轻松涌上心头。那之后的1996年4月4日,我们带着东京消防厅的意见,与郡山消防署进行了长达4个小时的会议,最终得到了LIB不属于危险品的结论。

就这样,火灾事故的认定告一段落。接下来必须要制定对策,杜绝此类问题的复发。这次火灾发生在索尼自己的工厂,我们自认倒霉,但同样的事故决不能在个人电脑、手机企业的工厂以及末端用户那里发生。

防止过充电和过放电

下面就来介绍在那次事故之后,我们在LIB上采用的安全技术。LIB使用有机溶剂作为电解液,负极配备锂和碳的化合物,完全就是可燃物的集合体。而且,巨大的能量被封闭在狭小的空间中。电池在使用时,能量是一点点释放的,倘若一下子全部放出来,就会引发事故。因此,为了防止这种情况发生,LIB必须采取多重安全对策。对策的原则是防止过充电和过放电。

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图3:圆筒型LIB

圆筒型的结构是片状的正极与隔膜、负极重叠并卷成筒状,整体浸泡在电解液中。 

第一项对策是机械连接(mechanical link,也叫电流断流装置)(图3)。这是当电池内压因异常而升高时,通过切断正极引线使电流断开的器件。正极引线焊接在凸出的引线断路器的顶部(图4)。

断流操作借助在正极活性物质LiCoO2中加入少量碳酸锂(Li2CO3)的方式实现。当电池过充电、电压达到约4.3V后,碳酸锂将分解产生二氧化碳气体。气体压力使电池内压升高后,引线断路器被向上推起,从而切断焊接着的引线。

要想使正极活性物质含有少量碳酸锂,只需要在生成LiCoO2时略作调整即可。LiCoO2通过Co3O4和碳酸锂混合煅烧的方式合成。合成时,碳酸锂的用量要大于需要量。这样一来,多余少量碳酸锂将不发生反应,残留在正极内。

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图4:电流断流装置

当内部短路导致温度和内压升高后,引线断路器被向上推起,切断焊接上去的正极引线。 

[责任编辑:赵卓然]

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