前有索尼后有三星,锂电池其实已经炸了二十年

日期: 2024-04-15 19:07:53|浏览: 96|编号: 49339

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前有索尼后有三星,锂电池其实已经炸了二十年

强者能化危为机

弱者将危机变成万劫不复的深渊

三星Note 7事件让锂电池安全问题重新成为焦点

行业巨头苦心经营的作品一日毁于一旦

有人感叹命运捉弄人,也有人鄙视官方的公关态度。

近年来,随着智能手机对电池的需求不断增加,

关于电池起火、爆炸的报道从未停止过

然而这一幕在很多年前就已经发生过

电子巨头索尼,同样处于高位

其地位甚至比三星还要好

更重要的是,索尼的另一个身份是锂电池商业化的鼻祖。

2006年,索尼生产的锂电池出现严重质量问题。

配备其生产的锂电池的笔记本电脑存在着火风险

那一年,索尼花费4亿美元召回近1000万块电池。

成为IT行业年度丑闻,锂电池不安全传闻不绝于耳

2006 年使用索尼电池的戴尔电脑

一次会议突然发生火灾

然而,锂电池的故事远不止这段黑暗的历史。

从一开始,锂电池的发展之路就非常坎坷。

两千多年来,人类一直在努力节约电能。

从后来的莱顿瓶到伏打电池原型

随着人类对电的理解从宗教魔法演变到物理现象

电池已逐渐发展成为我们生活中的重要设备

伏打电池:用不同的金属盘间隔开

一块浸过盐水的布夹在金属之间

1955年,索尼首次在其收音机产品中使用干电池

其后两年,设计了“006P”9V干电池,至今仍在使用。

虽然索尼涉足电池领域并不算太早,

但后来,他却意外地开发出了一款改变世界的产品。

各种品牌006P电池,最右边是索尼

20世纪60年代和1970年代,相机等电子设备的繁荣

二次电池的尺寸和容量逐渐成为瓶颈

二次电池是指可逆、可循环利用的电池,俗称充电电池

当时,二次电池行业面临三大挑战。

“麻烦”、“电池不耐用”、“充电时间长”

家用录像机是当时最需要大容量电池的产品。

20世纪80年代,索尼推出便携式播放器

除了索尼惊人的研发能力和对市场的准确判断之外,

其背后坚实的技术支撑是小型化镍镉电池(Ni-Cd)

专为小型电池设计,俗称口香糖电池

镍镉电池的容量相对于古老的铅酸电池自然是大大提高的。

但在现有技术水平下仍无法满足集成电路的功耗。

而镍镉电池面临着一个非常棘手的问题——环境污染

镉污染引发的“痛痛病”成为企业最急需除掉的罪名

1971年,痛痛患者和律师等待判决。

正是基于上述原因,索尼做出了开发新型电池的决定

从元素周期表来看,锂的理论容量密度仅次于氢。

但由于氢气气态的特殊性,技术可行性较低。

锂自然成为索尼研发的重点

锂是优良的电池电极材料

早在20世纪80年代中期,索尼的索尼能源技术部门就接到了这项艰巨的任务

作为二次电池领域的新玩家,索尼大力研发,做出了许多令人惊叹的举动。

包括直接任命公司高管作为研发团队的领导者,给予研发团队最高的便利

实验仪器的储备量是使用量的数倍,正负极材料和电解液也有大量库存。

尽管索尼通过各种手段为研发扫清了道路,

但研发面临的困难是真实且艰难的

据说最基本的正负极材料和电解液有1.1亿种组合。

几种锂电池方案参数

为了鼓励和促进锂电池的研究和开发

索尼从各个团队的竞争中选择了使用C和C作为电极的解决方案。

由这种组合开发的产品成为未来锂离子电池的基础。

钴酸锂的结构允许锂离子在中间移动

然而,事情并没有那么简单。 专利问题就像迅雷下载量的最后0.1%。

完成这0.1%可能比第一个99.9%需要更长的时间

索尼受到其1980年申请的氧化银专利的启发

用锂代替电池中的银也可以制成可行的摇椅电池

摇椅电池是指电池在充放电时不发生氧化还原反应,通过离子的迁移产生电位差,类似于摇椅左右摇摆的过程。

摇椅电池原理图

我原本以为,以在先专利为基础,在知识产权方面会有好处。

没想到,YU的电极专利比索尼还早

这两个人的名字和专利给索尼项目团队造成了巨大的打击。

幸运的是,他名副其实

当专利尚未得到广泛认可时,索尼就进行了专利谈判

发明人并没有为难,让索尼以更优惠的条件获得了许可。

锂电池先锋

经过几年的实验和研发,索尼终于在1992年推出了锂离子电池(LIB)

然而,看似成功的背后,其实是痛苦的起点。

索尼电池工厂即将竣工,距离庆典晚会还剩几天

工厂生产线上传来坏消息。 量产电池的性能远低于试产产品。

研发团队召开紧急会议研究原因。 会议结束时,庆功宴也已经结束。

“我什至想到,新工厂要改成保龄球馆了。”这位前厂长感慨地说。

索尼郡山工厂落成典礼

经过讨论和实验,我们终于发现了制作过程中存在的巨大问题。

其实这只是一个简单的流程顺序问题。 电极材料硬碳的粉碎和煅烧是相反的。

这么无关紧要的事,我以为是“先加奶还是先加茶”

锂电池商业化几乎流产

应急处理后焕然一新的锂电池已恢复生产

并最终通过家用摄像头部门的质检

此时,已经是相机部指定发货期的最后一天了。

锂电池的出现也打破了尺寸惯例

直径18mm,长度65mm,这就是当今广泛使用的18650锂电池

18650锂离子电池

锂电池诞生后经历了短暂的沉寂,终于迎来了春天。

1994年,美国最大的个人电脑制造商戴尔公司宣布使用锂电池

并宣传“配备LIB的笔记本可以在纽约飞往洛杉矶的飞机上使用”

自此,索尼的锂离子电池在行业中的重要性与日俱增

戴尔

俗话说,天将之重任于人,必先苦其心志。

正当索尼锂离子电池市场反馈良好、产量节节攀升的时候

1995年,索尼郡山工厂发生严重火灾。

超过100万块电池被烧毁,严重程度前所未有

郡山工厂火灾照片

经调查取证,初步怀疑起火是由于电池正在进行老化测试引起的。

简单来说,老化测试就是测试电池放置一段时间后的自放电程度。 它有两个功能。 一是通过老化测试淘汰电压降大的不合格电池,二是在电池内部形成固体电解质界面膜。 提高锂电池的安全性

理论上,未充电或放电的电池不会着火。

但除此之外,起火原因并未调查。

老化测试是电池出厂前的重要测试步骤。

刚刚诞生的锂电池即将被贴上“危险品”标签

这不仅意味着工厂在储存电池方面将面临诸多困难

而且,舆论对锂电池的印象也将彻底改变。

一念之间,索尼的电池产业可能会崩溃

锂电池不安全的消息很快传开

索尼最初怀疑火灾是由电池测试过程中的意外引起的。

经过多次重复实验过程,没有发现明显起火的可能性。

最终发现,工厂为了降低成本,没有使用阻燃托盘材料。

不小心引起​​的小火焰可以立即蔓延,但真正的起火原因仍然是个谜

事故发生九个月后,索尼与东京消防局进行谈判

经过4个小时的讨论,最终得出结论:锂离子电池不属于危险品。

虽然有惊无险,但损失惨重

但刚刚喘口气,索尼就着手提高锂电池的安全性

为此,索尼针对锂电池内部缺陷制定了多种安全措施。

锂离子电池结构,其中vent为机械连接结构

除了上面提到的各种电池保护措施之外,索尼还加强了对电池的工厂测试。

这包括用钉子穿过电池以确保没有烟雾或火灾。

用钢棒挤压电池,直至其高度为原直径的四分之一,不会出现异常现象。

所有测试均在最严格、最苛刻的条件下进行

但尽管如此,索尼依然没有阻止事故的发生。

2006年6月,一台戴尔笔记本电脑在一次会议上突然起火。

它所装配的电池是索尼生产的大容量锂离子电池

当媒体对火灾照片疯狂报道时,

两个月后,戴尔宣布召回 410 万块可能起火的笔记本电脑电池。

还对索尼电池安全展开全面调查

同年10月,索尼召开新闻发布会,公司高管向消费者鞠躬致歉。

索尼召开新闻发布会致歉

截至10月,索尼已发布大规模召回多个品牌笔记本电脑电池的通知。

涉及约1000万件,索尼为此支付了4.44亿美元

并给出了电池故障报告,称是生产过程中混入金属颗粒造成的。

时任索尼首席执行​​官公开道歉

其实早在锂电池诞生之初,一些问题就已经存在

而且到现在为止,还没有从根源上彻底解决。

比较麻烦的问题之一是电池充电过程中析出的锂晶体。

晶体呈树枝状或针状,可能会穿透隔膜并导致内部短路。

或者可能从电极上脱落,导致容量下降,这就是所谓的退化循环。

从电极中析出的枝晶

直到近几年,因使用劣质充电器而导致手机充电着火的事件仍然时有发生。

手机电池的容量衰减仍然是消费者的不满点。

三星电池爆炸也是当今电池技术落后的表现

电子设备对电力的需求越来越大,电子产品的内部环境也变得越来越局促。

有猜测称,三星电池爆炸的原因来自于手机内部布局。

曲面屏牺牲了电池仓的稳定环境,外力很容易造成电池内部短路。

锂电池自诞生以来经历了坎坷的历程,但也带来了当今电子数码产业的繁荣。

无论如何,它都是一个划时代的发明,在历史上是不可磨灭的。

现在首次将锂电池商业化的索尼已经出售了大部分电池业务

索尼此举究竟是为了减少损失,还是另有隐情?

是福是祸?毕竟事在人为

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