寻找手机爆炸元凶

刘波

近期，某款手机电池的爆炸事件，再一次将“使用手机的安全性”拉回大众视野，也使得原本有许多创新元素的手机被蒙上了阴影。手机究竟为什么会发生爆炸？现在我们就来寻找制造手机爆炸的元凶。

元凶——手机锂电池

此番手机爆炸元凶是其中的锂电池。由于电池芯存在瑕疵，阴极和阳极反常相遇，导致电池芯过热而爆炸。智能手机中的锂电池和我们平时所用的普通电池完全不同，它主要依靠其中的锂材料提供电能，不仅能反复充电，还可直接整合到电子设备中，并且具有高效存储电能缓慢放电的特性，因此成为非常流行的电池，被广泛用于笔记本电脑、智能手机、平板电脑等设备。想要对爆炸原因一探究竟，那就必须要了解一下锂电池的工作原理。

锂电池的工作原理

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

充电时，在外加电场作用下，正极材料钴酸锂中的锂原子变成锂离子，从正极移动到负极，与负极碳原子发生化学反应，并“稳定”地嵌入到负极的石墨层状结构中。从正极转移到负极的锂离子越多，电池可以存储的能量就越多。

放电时刚好相反，内部电场转向，锂离子从负极脱离出来，又跑回到正极，重新变成钴酸锂。从负极转移到正极的锂离子越多，电池可以释放的能量就越多。

在每一次充放电循环过程中，锂离子充当了电能的搬运载体，周而复始地从正极→负极→正极来回移动，与正、负极材料发生化学反应，实现电荷的转移，将化学能和电能相互转换，这就是锂电池的基本原理。

由于非水电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体，所以这个循环过程中，并没有电子在正负极之间来回移动，它们只参与电极的化学反应。

锂电池中不仅有锂化合物，还有负极材料、电解液、外壳，锂材料只占电池重量的2%左右。锂电池本来能量就不多，为了稳定还有大约50%的电量不能释放。

手机制造商为了提高手机续航能力，打造超薄机身，就会缩减电池的隔膜材料，从而对制造工艺要求就会越高，稍微的瑕疵就会引发质量问题。比如充电过程中的失误导致热失控，是锂电池最常见的爆炸原因。另外，温度过高、制造失误、发生跌落，都可能会引发电池燃烧或爆炸。

制造手机爆炸的元凶是其中的锂电池，而想要让锂电池帮助智能手机实现高续航、超薄、大屏幕，还有很长的一段路要走。

试一试

1. 某型号手机的锂电池上标有“650mA·h 3.6V”的字样，其中“650mA·h”是指电池容量（在充电电流为650mA时，1h即可充满电），在此电池充电的过程中电流做的功为___________J。

2. 手机中使用的锂电池是新型的高能电池。锂是自然界中密度最小的金属元素，银白色，很柔软，可溶于液氮，是一种活动性比铁强的金属。它的原子结构示意图见右图。试完成以下填空：

（1）锂离子的化学符号______________________；

（2）锂的氧化物的化学式______________________；

（3）锂金属的物理性质有__________________________________________________________________；

（4）已知氢氧化锂与氢氧化钠性质相似，那么氢氧化锂与盐酸反应的化学方程式是______________________。

活动馆

自制可乐电池

材料：3个一次性塑料杯、导线若干、电压表、铜片3枚、锌片3枚。

连接方法：在一次性塑料杯中倒入可乐，用导线分别连接铜片和锌片平行插入可乐中，与电压表相连，可产生约1V的电压（如下左图），1个铜—锌—可乐电池就做好了。将3个铜—锌—可乐电池串联起来，电压可达3V，能代替小闹钟、计算机中的锂电池（如下右图）。

启示窗

锂电池应用前景

大容量锂电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源越来越紧缺，以及全世界环保方面的压力越来越大，锂电池将被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，强有力地推动了锂电池产业的发展和应用。