细小的针状金属,会造成微短路。由于,针很细有一定的电阻值,因此,电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生 产过程造成,可观察到的现象是电池漏电太快,多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。而且,由于毛刺细小, 有时会被烧断,使得电池又恢复正常。因此,因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。 这样的说法,可以从各电芯厂内部都常有充电后不久,电压就偏低的不良电池,但是却鲜少发生爆炸事件,得到统计上的支持。因此,内部短路引发的爆炸,主要还是因为过充造成的。
过充后极片上到处 都是针状锂金属结晶,刺穿点到处都是,到处都在发生微短路。因此,电池温度会逐渐升高,后高温将电 解液气体。这种情形,不论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是外壳先被撑破,使空气进去与锂金属发生激烈氧化,都是爆炸收场。 但是过充引发内部短路造成的这种爆炸,并不一定发生在充电的当时。有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,消费者就终止充电,带手机出门。这时众多的微短路所产生的热,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生爆炸。消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很 烫,扔掉后就爆炸。
由于手机有数亿只,要达到安全,安全防护的失败率低于一亿分之一。由于,电路板的故障率 一般都远一亿分之一。因此,电池系统设计时,有两道以上的安全防线。常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这样将过充的防护重任,完全交给电池组上的保护板。虽然保护板的故障率不高,但是,即使故障率低到百万分之一,机率上还是天天都会有爆炸事故发生。 电池系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护,每道防护的失败率如果是万分之一,两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。
常见的电池充电系统包含充电器及电池组两大部分。 ①充电器又包含适配器及充电控制器两部分。适配器将交流电转为直流电,充电控制器则限制直流 电的大电流及高电压。②电池组包含保护板及电池芯两大部分,以及一个 PTC 来限定大电流。适配器交流变直流作用:电控制器限流限压。充电器作用: 保护板过充、 过放、过流等防护。
电池组作用:限流片。电池芯以手机电池系统为例,过充防护系统利用充电器输出电压设定在 4.2V 左右,来达到层防护,这样就算电池组上的保护板失效,电池也不会被过充而发生危险。第二道防护是保护板上的过充防护功能,一般设定为 4.3V。这样,保护板平常不必负责切断充电电流,只有当充电器电压异常偏高时,才需要动作。过电流防护则是由保护板及限流片来负责,这也是两道防护,防止过电流及外部短路。由于过放电只会发生在电子产品被使用的过程。因此,一般设计是由该电子产品的线路板来提供道防护,电池组上的保护板则提供第二道防护。当电子产品侦测到供电电压低于 3.0V 时,应该自动关机。如果该产品设计时未设计这项功能,则保护板会在电压低到 2.4V 时,关闭放电回路。
电池系统设计时,对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。 把保护板拿掉后充电,如果电池会爆炸就代表设计不良。 上述方法虽然提供了两道防护,但是由于消费者在充电器坏掉后,常会买非原厂充电器来充电,而充电 器业者,基于成本考虑,常将充电控制器拿掉,来降低成本。结果,劣币驱逐良币,市面上出现了许多劣质充电器。这使得过充防护失去了道也是重要的一道防线。而过充又是造成电池爆炸的重要因素,因 此,劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。 当然,并非所有的电池系统都采用如上述的方案。在有些情况下,电池组内也会有充电控制器的设计。