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隨著手機螢幕越來越大,處理器、內部電子元件越來越多,手機電池續航能力已成為人類的“心病”。5G技術的普及.並大範圍的實際應用,6G技術的開發也提上日程,新技術的應用深入人心,萬物互連惠及全人類的生活,嵌入到每一個家庭的智慧家電、個人穿戴上。大到航空、衛星,小到手錶、電筒,所有這些產品都離不開提供動力的電池。

電池的出現約有150多年的歷史,從最早的鉛酸電池,鎘鎳電池,到上世紀九十年代初在日本上市的氫鎳電池和鋰離子電池。鋰離子電池因其具備高能量,高密度和高速率的特點,贏得人們的青睞。同時又以其安全性和穩定性,得以廣泛使用,形成規模巨大的產業化市場。目前我們使用的手機電池就是採用這種鋰電池,距今也有三四十年的歷史。隨著智慧手機不斷升級,而對手機電池的續航能力的提升,也越來越被重視。人們對手機電池不斷探索,不斷改進,意圖開發出更先進容量更大的電池。

科學技術的進步,從來沒有一蹴而就的捷徑可行,都會歷經無數波折和坎坷。相信大家仍然記得2016年的三星手機爆炸事件。

2016年8月2日,三星釋出新一代大屏旗艦Galaxy Note 7智慧手機,但僅在一個月後,全球範圍內就有35起因鋰電池質量缺陷造成起火爆炸的事故。 這次事件的影響對三星來說是致命的。將三星拖入泥潭而且越拖越深,現在仍未見底。

1.經濟損失慘重,僅召回行動的成本約為10億美元,三星股價狂跌,市值兩天蒸發190億美元。

2.戰略發展的損失更讓三星扼腕嘆息。錯失狙擊iPhone 7 的最佳機會。時間上面,8月19日上市的Note 7與9月16日上市的iPhone 7提前一個月,搶佔了先機。並以虹膜識別、雙曲面、正反面玻璃、防塵防水等深受使用者喜愛。但這一切都被一塊小電池“炸燬”。

3.品牌信任危機。經年累月建立起來的品牌形像毀於這一炸。三星手機成了“手雷”的代名詞。各國航空主管部門、以及各航空公司釋出警告,強烈建議乘客乘機時不要使用這款裝置,不要為它充電,也不要放在托執行李中。這款定位高階的手機,引發全球對三星手機的不信任危機。

業內人士分析,三星電池起火爆炸起火二個因素:

1.電池製造商追求在有限的體積內裝進更多的電能,意圖延長續航能力。

2.為了提升電池的體積能量密度、延長手機電池續航能力,而採用了更薄的隔膜材料,但是由於對隔膜材料質量控制不嚴或者工藝缺陷,導致隔膜區域性變薄,不能有效隔離正極與負極,從而造成了電池的安全問題。

三星Note 7電池起火爆炸的原因,正是第二個因素造成的,陽極與陰極隔膜薄,而使用者沒有充電的情況下起火的誘因,是生產隔膜過程中產生顆粒的原因。導致短路發熱起火爆炸。

鋰電池原理:

在放電時候,鋰離子從負極到正極,最終嵌入正極;充電時候,鋰離子從陰極到陽極,最終嵌在負極石墨上。鋰離子來回搖擺,正負極不能互相接觸,透過外電路相連,在鋰離子遷移的同時,外電路相應的電子運動,產生電流。如果正負極直接接觸,造成短路,電能轉換成為熱能,就會造成短時間溫度飆升失控,進而燃燒爆炸。電池中,隔離陰陽極的元件稱為隔離膜(板),它是一層具有一定強度的多孔結構高分子聚烯烴膜,也就是一層有孔的塑膠。

什麼是隔離膜

鋰離子電池隔離膜產品多為聚烯烴材料製備的微孔膜,主要原料為高分子量的聚乙烯和聚丙烯,產品包括聚乙烯PE單層膜、聚丙烯PP單層膜以及由PP和PE複合的PP/PE/PP多層微孔膜。

PE膜,熔融溫度大於135℃,密度95%-99%,PP膜熔融溫度大於163℃。

隔離膜有二種生產工藝:幹法和溼法

1..幹法

幹法是將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹製成結晶性高分子薄膜,幹法的關鍵技術在於聚合物熔融擠出鑄片時要在聚合物的粘流態下拉伸300倍左右以形成硬彈性體材料。

2.溼法

溼法是將液態的烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融後,形成均勻的混合物,揮發溶劑,進行相分離,再壓制得到膜片;另外,熱致相分離法是近年來發展起來的一種製備微孔膜的方法。

企來宣佈進軍新型電池的研製

上面這些就是目前市場上使用的鋰電池基本知識。最好的鋰離子蓄電池能量密度是200vAH/kg。 中國是全球鋰電池最大的生產供應國。有實力的廠家也很多,比如福建寧德,比亞迪,合肥國軒、天津一力神電、商一中航等。中國鋰電池的銷售收入從2017年的1580億到2018年1890億,按這樣的增長速度預計2022年可達3800億元左右。鋰電池的產量從2014年的52.87億個,到2018年的121.2億個,佔據全球總產量的70%以上。但隨著材料資源緊張,環境汙染等問題的出現,鋰電池早晚也會被新技術所淘汰。

而近日,英特爾和索尼,日本電話電話電服公司聯合宣佈,合作開發6G移動網路技術,同時三家合作開發更先進的的半導體技術,研製充一次電可以使用一年的智慧手機。

按目前的鋰電池發展來看,恐怕很難實現,手機的大容量和安全性兩者不可兼得。不過,對於手機充一次電用一年,專家表示,如果開發出新型的電池技術可以實現這個目標。而電池的開發和研製最優先考慮的是安全性。三星屬於過度追求電池的容量,忽視了電池本該注意的安全性,結果本未倒置的追求嚐到衰敗的苦果。

半導體電池也並非新概念。半導體電池是一種利用用光伏打效應把光能轉換成電能的器件。將太陽光能轉換成電能的固定半導體器件,稱為太陽電池。

半導體電池,用半導體矽﹑硒等材料將太陽的光能變成電能的器件。具有可靠性高,壽命長,轉換效率高等優點。

我們期待新型電池上市這一天早點到來!

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