手機電量不足時，「電量焦慮」令人難以忍受，行動電源也因此成為出行或出差的“必需品”，如同身分證、錢包一般。畢竟，在陌生的環境中，手機沒電就像斷網一樣，導航失效、支付被拒絕、聯繫不上任何人，那種恐慌感真的會讓人措手不及。然而，近期發生的行動電源起火事件卻震動了產業，引發了人們對其安全性的廣泛討論。 2025年6月26日，中國民航局發布新規，禁止攜帶不合規的行動電源登機，並要求行動電源在登機前必須獲得3C認證。事件起因於2025年3月20日，一架從杭州飛往香港的航班行李艙內鋰電池起火，導致飛機緊急降落。
1 鋰電池為何會著火？
調查顯示，這次起火是由一款羅馬仕20000mAh充電寶的短路引起的。隨後，5月31日和6月13日，航班上又發生了兩起類似事件。鋰離子電池的安全問題常常表現為起火甚至爆炸，其根源在於電池內部的熱失控。此外，過充、火源、擠壓、刺穿、短路等外部因素也可能引發安全問題。氣體釋放是鋰離子電池失效的主要跡象之一。
鋰離子電池起火時，會迅速噴出大量白煙，這些白煙主要由電池電解液的蒸氣或分解物組成。在火災初期，煙霧顏色的差異是區分鋰離子電池火災與普通火災最顯著的特徵之一。熱失控後，電池釋放的可燃氣體與空氣混合形成爆炸性混合物。當電池暴露於電池釋放的高溫顆粒物中時，可能會發生局部爆炸，並在火災初期伴隨爆炸聲。
2 預防鋰電池爆炸的措施
鋰離子電池的安全問題複雜且多面向。最大的安全隱患是隨機內部短路導致的瞬間失效，最終引發熱失控。因此，開發和使用高熱穩定性材料是未來提升鋰離子電池安全性的根本途徑。
1）增強電池材料的熱穩定性
正極材料：可透過優化合成條件、改進合成方法、或採用摻雜、表麵包覆技術等來提高熱穩定性。
負極材料：負極材料的熱穩定性受材料種類、顆粒尺寸及SEI（固體電解質界面）薄膜穩定性的影響。 SEI膜的品質直接影響電池的充放電性能和安全性。對碳材料表面進行弱氧化處理，或使用還原、摻雜或表面改質的碳材料可以改善SEI膜品質。球形或纖維狀碳材料也有助於改善SEI膜品質。
電解液穩定性：電解液的穩定性與所使用的鋰鹽和溶劑的種類有關。採用熱穩定性較好的鋰鹽和電化學窗口較寬的溶劑可以提高電池的熱穩定性。
2）改善過充保護
為了防止過度充電，通常使用專門的充電電路來控制電池的充電和放電過程。可以在單一電池上安裝安全閥，以提供額外的過充保護。也可以使用正溫度係數 (PTC) 電阻，當電池在過充過程中升溫時，它會增加電池的內阻，從而限制過充電流。也可以使用專門的隔板。當電池溫度升高時， 分隔符 當電池狀態異常導致電壓升高過高時，橫膈膜的孔隙收縮、阻塞，阻止鋰離子的遷移，防止過度充電。
3）固態電池
固態電池採用固態電解質取代傳統液態電池中易燃的液體電解質，從根本上消除了電解質洩漏和燃燒的安全風險，將熱失控溫度從120℃提升至200℃以上。此外，固態電池受到穿刺等外力作用時，不易發生短路、起火或爆炸。即使電池被釘子刺穿、切割或彎曲，仍能保持穩定。
3 鋰電池的性能
接下來，我們來介紹鋰電池充放電曲線的分析方法，包括充電效率、放電特性、容量評估、內阻評估、循環壽命評估等。透過解讀充放電曲線，我們可以深入了解電池的性能和特性，為電池的選擇、使用和最佳化提供重要的指導。
鋰電池的性能對於各種電子設備和電動工具的運作至關重要。充放電曲線是評估鋰電池性能的關鍵方法之一，因為它們可以直觀地反映充放電過程中電壓和電流的變化。透過分析這些曲線，我們可以獲得電池容量、內阻和效率等關鍵參數的信息，從而為優化電池設計和提高性能提供指導。
4 鋰電池充電曲線分析
鋰電池的充放電曲線代表電池電壓與放電容量的關係，以及荷電狀態（SOC）曲線。在充電過程中，電壓逐漸升高，電流逐漸減少。充電曲線的斜率反映充電速度，斜率越陡，充電速度越快。充電曲線的平台區表示電池已充滿電，電壓趨於穩定。
充電效率是評估電池充電效能的重要指標。更高的充電效率意味著電池能夠更有效地將輸入電能轉換為儲存的化學能。透過比較充電曲線上的實際充電容量與理論充電容量，我們可以評估充電效率。此外，還可以觀察充電過程中的能量損失，從而找到提高充電效率的方法。
充電終止電壓是指電池充滿電時的電壓值。合理設定充電終止電壓有助於避免過度充電，延長電池壽命。透過分析充電曲線，可以確定合適的充電終止電壓，確保電池在安全範圍內充電。
5 鋰電池放電曲線分析
放電過程中，電壓逐漸下降，電流也隨之減少。放電曲線的形狀和斜率可以提供有關電池性能的重要資訊。較平坦的放電曲線通常表示電池具有良好的放電穩定性，能夠提供穩定的能量輸出。此外，透過觀察放電曲線的平台區，我們可以了解電池在不同放電深度下的電壓變化，並評估電池的放電能力。
放電曲線下面積與放電時間成正比。透過計算曲線下面積，我們可以評估電池的放電容量。放電容量直接影響電池的使用時間和續航力。
6 內阻影響
內阻是電池內部的電阻，會影響放電特性。內阻越高，電壓下降越快，放電功率也越低。透過分析放電曲線，我們可以估算電池的內阻，並評估其對電池性能的影響。
7 容量評估
鋰電池的容量是指其可儲存的電量。通常以毫安培小時 (mAh) 或安培時 (Ah) 為單位。透過整合充電和放電曲線，我們可以計算出電池的實際容量。此外，還可以進行多次充放電循環測試，以觀察容量衰減並評估電池的循環壽命。
8 循環壽命評估
循環壽命是指電池在多次充放電循環後保持一定性能水準的能力。透過觀察多次循環後充放電曲線的變化，我們可以評估電池的循環壽命。如果曲線的形狀和特性在多次循環後保持相對穩定，則表示電池具有良好的循環壽命。此外，還可以分析循環過程中的容量衰減情況，以預測電池的整體壽命。
結論
鋰電池的充放電曲線代表了電池電壓與放電容量以及剩餘容量（SOC）之間的關係。它是更好地分析和評估電池性能的重要方法。透過分析充電效率、放電特性、容量、內阻和循環壽命，可以全面了解電池的效能。這種分析方法對於電池設計最佳化、品質控制和應用選擇至關重要。在實際應用中，結合各種測試方法和數據分析技術，可以更準確地評估鋰電池性能，確保各種電子設備和電動工具的可靠運作。
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