三星Note7爆炸原因：简析手机电池

三星Galaxy Note 7电池易引发爆炸的问题如今仍在持续发酵。在短短一周时间里，我们已经看到了多起类似事件的报道：一名用户的Note 7在酒店爆炸并造成1400美元的财物破坏，另一名用户的手机甚至把整辆车都点燃了。而近日，又有一部Note 7在一名6岁男孩的手中爆炸。

手机可以说是人们日常生活中最贴身的电子设备，但让人担忧的是，就是这件和我们形影不离的物品却存在着爆炸的风险。手机爆炸并致使用户受伤的事件时有发生，在这些意外事件当中，引起手机保证的罪魁祸首几乎无一例外都是电池。但在了解电池的工作原理和引发爆炸的原因之后你会发现，只要使用得当，手机电池其实并没有我们想得那么危险。

电池是这样工作的

想要知道电池为什么会爆炸，我们需要搞清楚电池的工作原理。电池都拥有正负两极，它们正好位于完全相对的两端。其中负极（阴极）负责存放带正电的离子，这里充满了锂离子，也就是存储"燃料"的地方。与之相对的是正极（阳极），用于存放带负电的离子。

在充电过程当中，锂离子会从负极移动到正极。而当电池工作时，锂离子会以相反的方向移动。电池的两极之间是一种名叫电解液的化学物质，它的作用是帮助离子在两极之间穿梭。

那么电池为什么会爆炸呢？实际上，虽然离子需要在两极之间移动才能工作，但电池的两极本身是绝对不应该接触彼此的，因为这样会把能量重新导向电解液。为了避免这种情况的发生，电池厂商会在两极之间放置隔膜。

三星Galaxy Note 7的问题就是隔膜缺陷所导致的两极接触。当这种情况发生时，电池里所有的能量都会涌向中间的电解液而非两极。而电解液本身就不是一种稳定的化学物质，当承受太多能量时--不管是因为两极相接触还是外部温度过高--它们就会大量发热，与其他化学物质产生反应并产生气体，然后产生更多热量。

随着该化学反应的反复发生，气体就会以越来越快的速度释放热量，这个不可控的正反馈过程被称作"热失控"，引起电池起火/爆炸的罪魁祸首就是它。

在化学过程当中，热失控指的是放热反应失去控制而导致温度升高，这也经常会引发爆炸。热失控实际上是一种相当常见的现象，在许多物理/化学过程当中都时有发生。

电池技术的瓶颈在哪里

如今的绝大多数电子设备使用的都是锂离子电池--包括智能手机、笔记本、汽车、可穿戴设备和蓝牙音箱--这是因为锂是密度最低的金属元素，这也就意味着，厂商可以用它赋予电池相当高的容量。

锂电池之所以能够如此普及，是因为它拥有如下几个优点：

1.更小更轻

2.能量密度高

3.自放电率低

4.无或低记忆效应

5.充电速度快

6.开路电压高

7.寿命长

但任何事物都有两面性，虽然锂电池拥有如上这许多优点，它同时也存在一些令人担忧的缺点，它们包括：

1.成本高

2.对高温更敏感

3.老化快

4.深放电

5.安全（爆炸起火）隐患

其实，在手机电池爆炸这类事件当中，厂商都是需要负一定责任的。因为他们太急于推动电池技术的极限，或是没能确保自己的产品不会发生爆炸。由于手机屏幕越来越多，性能越来越强，它们自然也需要更多的电能，但绝大多数用户并不愿意在续航或充电时间上做出妥协。

电池如今已经成为拖累电子设备技术发展的主要因素，它的进步角度已经跟不上其他的电子元件，这也就是为什么厂商基于推动其技术极限的原因。

在去年，三星的研究人员就发现了一种可延长电池续航的新型锂电池技术。这种技术使用了硅作为电池的正极，和目前锂电池常用的石墨正极相比，这种材料能够进一步扩充电池容量。与此同时，研究人员还设法解决了硅在充放电时出现的体积变化。在实验室当中，三星的研究者制作出了容量密度比普通电池大1.5-1.8倍的新型电池。

在去年，剑桥大学的研究人员也在锂空气电池方面实现了技术突破。这种新型电池的重量和成本仅是目前锂电池的1/5，但容量却提升了5倍。

除了扩大电池容量之外，提高充电时间也是解决续航问题的另一种方式。以色列一家名叫StoreDot的技术公司就在今年展示了自己的快速充电技术。在不改变现有锂电池的前提下，这些技术可在30秒之内将一块电量耗尽的电池充满电。

值得注意的是，这些新技术都仍处于探索阶段，远未达到进行大规模的商业化应用的水平。因此在很长一段时间里，电子设备恐怕依然会被现有的电池技术水平所限制。

我们应该注意些什么？

除了隔膜撕裂之外，造成锂电池产生热失控现象的原因还有不少，比如环境温度超过60摄氏度，反复过度充电，以及私自改装设备外壳等等。

其实中，过度充电就像是给桶里装