为什么手机电池会爆炸？

据外媒报道，最近Note7庞大的召回计划再次让手机电池爆炸成为人们关注的焦点，那么其背后有什么原因和科学道理吗？如果手机电池爆炸，责任往往要厂家来背，因为它们没能在生产过程中稳定电池的化学性质。同时，专家认为电池爆炸也可能是厂商将电池技术推向极限的结果。随着屏幕的变大、处理器的变块，智能设备对电池的要求越来越高，而大容量和高速快充这两个元素让电池的压力越来越大。

美国康奈尔大学的材料科学家林登认为，从理论上来讲，我们已经释放了电池90%的潜力，即续航时间已经达到极限值的近90%。因此，各大厂商现在的努力都是在榨取电池的极限潜能。“为了让自家产品获得更好的续航，各家厂商简直就是在搞军备竞赛，”林登说道。“这种趋势正在造成另一种结果，各家厂商的电池普遍都会过度充电，因此发生事故的几率正在不断上升。”

原因1：阴阳两极亲密接触

三星Note7电池爆炸是因为在部分手机上，原本不能互相接触的电池阴阳两极触碰到一起。不过，这只是引起爆炸的原因之一，锂离子电池爆炸也有其他常见的原因，而这主要是因为我们对手机性能要求越来越高。

要解释电池爆炸的相关科学原理，我们首先要了解电池的工作原理。电池上都有两个电极，其中一个电极含正电离子，被称为阴极。阴极里充满锂元素，它是“燃料”存储的地方。另一个相对的电极含负电离子，被称为阳极。

在充电过程中，锂离子会从阴极移动到阳极。而电池在使用过程中（放电），锂离子的运动方向则正相反。阴阳两级之间会存在一种名为电解质的化学物质，它能够帮助电离子移动，传导电流。虽然锂离子的运动的电池的主要做功方式，但它们不能“抄近路”，即正负两极不能接触。而为了防止这种情况发生，电池制造商一般会在阴阳两极之间放上隔板。

而Note7的爆炸元凶正是这个隔板，隔板出现了缺陷，正负两极发生亲密接触，电能直接流向中间的电解质而非两侧的电极，随后就是“嘭”的一声——电池爆炸了。

电解质本身其实并不稳定，因此电离子移动中也会受干扰变得不稳定。当有大量热量产生（无论是内部还是外部），电解质就有可能与其他物质发生化学反应，产生气体并释放更多热量。如果这一过程没能得到有效控制，就会产生“热失控”现象，随后等待电池的就是爆炸或起火。

原因2：过度充电和充电过快

这也是厂商在设备中加入过热关机机制的原因。不过这只是引起爆炸的一种原因，有时电池过度充电或充电过快也会引发危险。

过度充电就像在桶中灌入过多的水。对水桶来说，水多了就多了，满了流出去就是，但电池可不行。过度充电时，会有过多的锂元素进入阳极。当然，普通人也不必担心，从理论上来说，你放在床头充了一夜的手机并不会有什么问题，因为厂商的设计会自动防止电池产生过充。真正导致电池出问题的原因是制造商在生产过程中的疏忽，它们的电池电路出了问题，无法阻止过度充电。

普林斯顿大学材料专家斯坦加特表示，电池就像一个橡皮筋，充电时，就好像你在拉伸橡皮筋，而使用电池时，就好像在释放它。如果你将橡皮筋拉得太紧，它就会直接断掉。

此外，充电过快也是造成爆炸的另一个原因。在短时间内向电池充入太多的电能必然会为电池带来巨大压力，如果电池发生短路，就会引起危险。

如果把电池比喻为两个盛放鸡蛋的板条箱，那么充电时锂离子需要在这两个鸡蛋板条箱之间穿梭，以便稳妥地堆积在里面。如果缓慢充电，锂离子有足够的时间在板条箱里找到自己的位置。但是，如果充电过快，或者充电过度，锂离子就会手忙脚乱，最终在板条箱外面堆积起来。如果每次都发生此类现象，锂离子在箱外的堆积会越来越严重并最终导致电池短路。

原因3：高电压

引起电池事故的另一个常见原因是高电压，利用这种手法，厂商能让电池存储更多电能。电压和电流就像瀑布和水流，瀑布越高，下面的流水就越多。同理，电压越高，电池里存储的电能就越多。所以，制造商试图通过在电池中加入像镍等元素使电压升高。不过，电压越高，电解质越容易产生化学反应，继而导致起火或爆炸。

新型电解质正在研发中

眼下，许多科学家正试图开发一种全新的不容易起火的电解质，科学家们为其定名“离子液体”。与一般电解质相比，“离子液体”需要更多的热量才会形成可燃气体，这种新型电解质要安全得多，但坏处是它有可能会缩短电池续航时间。

过去几十年中，电池技术一直在不断进化，但它始终赶不上人们的需求，不过厂商们必须铭记一个信条，那就是以安全为代价来满足用户需求终将砸了自己的脚，这恐怕也是为何苹果在iPhone的电池上过于保守的真正原因所在吧（iPhone7电池1960mAh、7Plus是2900mAh）。