2013-07-26
鋰離子電池安全成謎
行動電源電池簡單分析
文: Oliver Lam / 評測中心


市面越來越多行動電源產品,加上近期有不少新聞關於電池安全問題,有不少用家擔心自己的電池及行動電源的隱憂。有見及此, HKEPC 今次會為讀者簡單介紹市面上行動電源器的種類及電池分別,並加以解釋當中的分別及安全性等問題,令用家可以了解有機會影響行動電源的困素。



行動電源成為用家的必需品

 

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隨著智能手機及平板電腦等產品的發展及應用,智能手機等裝置已不再限於通訊功能,更能夠成為攝影、消閒、工作等的工具,假如用家身處戶外等地方,要裝置電池能夠維持一整天的消耗,可說是非常因難。因此市面上有不少行動電源產品能夠為裝置補充電源,以維持正常操作。

 

但有用家發現市面上行動電源產品多不勝數,除了外型設計,還有不同電池容量及用料,內部電池大多會選用鋰電池,一方面能夠儲存高電量,且電流輸出較高,再細分下去亦可分成鋰離子電池及鋰離子聚合物電池,兩者雖然用途相似,但安全問題上卻有不同,因此 HKEPC 會為大家作一個簡單介紹這兩種電池的分別。

 

流動充電器用料之一 — 鋰離子電池

 

鋰電

一般最常見鋰離子電池、亦會用於電筒等地方

 

現時市面上常見的流動充電器,絕大部份都透過鋰電池來儲藏電能,從物質上區分,常見流動充電器鋰電池可大致分為兩類,分別為鋰離子電池及鋰離子聚合物電池。兩者主要分別為所採用電解質各有不同,前者以液體作為電解質,後者就利用固體或以膠狀聚合物來取代。

 

過去,大部份選用鋰離子電池製作流動充電器的廠商,都會選擇以大家常見的「 18650 」型號鋰電池作為首選,當中 18 代表 18mm 直徑, 65 代表 65mm 。劃一採用「 18650 」鋰電池有助減輕製作及生產成本,因此大部份較廉價流動充電器都會選用 18650 鋰離子電池。

 

鋰離子電池內部以液體作為電解質,並以金屬密封外殼,當溫度過高或內部壓力過高時,會造成金屬外殼爆炸,同時內部電解液甚至有機會造成自燃等情況,正因為以上原因,大部份鋰離子電池例如「 18650 」 會以圓柱狀設計,能夠平均分佈內部壓力,但受外型限制下,充電器設計時需配合電池設計,未能應用於薄身設計的充電器之內,因此目前採用「 18650 」的充電器一般較為厚身。

 

更安全設計、改以固態電解質

 

至於鋰離子聚合物電池,屬於近期較常見的選材,一方面安全性比鋰離子電池更有優勢,另一方面生產成品亦較以往下降,再加上其他不同特質,令近期大多新推出流動充電器都改以鋰離子聚合物電池生產。

 

由於鋰離子聚合物電池內的電解質只是固體或膠狀聚合物,反應性十分低,所以較無電解液外漏的問題,即使受到擠壓亦不會造成爆炸危險,而且鋰離子聚合物電池穩定性十分高,只需要以薄身金屬片包裹便可,並且能夠塑造出不同型狀及厚度。

 

但對較於鋰離子電池,鋰離子聚合物電池的體積能量密度較低,換句話說,相同電容量下的電池,鋰離子聚合物的體積會比鋰離子電池略大,或同等體積下電容量較少,但對於現時生產薄身行動電源器的廠商,鋰離子聚合物電池可以隨意塑造外型,以形合不同設計特色產品,因此鋰離子聚合物電池確是有更大吸引力及推銷市場。

 

鋰電鋰電

 現時大部份纖薄手機或平板電腦都會改用鋰離子聚合物電池

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行動電源採用鋰離子聚合物電池、令產品更輕薄

 

鋰電池的最後保護防線

 

以上兩款不同的離電池設計,大致分別在於內部物料方面,但其實一組完整而安全的鋰電池,不論鋰離子電池還是鋰離子聚合物電池,亦需要配合一組保護板及不同保護機制才能夠安心使用。

 

鋰離子電池的保護板大多設於電池負極,以圓型設計並與電池緊貼,在外層膠膜包圍下成為一體,一般用家難以察覺存在。保護板能夠防止過度充電、過度放電、過流、過熱等,當有意外時能夠停止輸出,防止電池繼續發熱甚至爆炸。

 

同時鋰離子電池正極亦有另一種保護機制,在中央金屬接點外圍設有排氣孔,內部亦設有隔膜,假如電池內發生短路情況,排氣孔能夠防止壓力過大,同時隔膜亦會融化,截斷電流,防止進一步意外發生。

 

鋰電

 

18650 電池頂部設有排氣孔、屬於安全機制其中一項

 

至於鋰離子聚合物電池,保護板會較明顯,一般會設於電池輸出端旁邊,有部份更會以膠紙封好,以免受到破壞。至於功能上大同小異,同樣能夠防止過充、過放、過流、過熱等,有部份更設有電量剩餘顯示燈。

 

雖然保護板是鋰電池的必需品,但有部份不良廠商會把這部份省去以減少成本,由於鋰離子電池內建的保護板大多會被隱藏,因此被省去用家亦未必發覺,相反鋰離子聚合物電池保護板的存在較明顯,難以隱瞞用家。

 

加上假若離子聚合物電池被省去保護板,在過充或過流情況下,電池只會爆開或流出內部電解物質,但相反,鋰離子電池在失去保護板情況下過充或過流,有機會發生爆炸或著火情況發生。

 

鋰電

鋰離子聚合物電池的保護板十分容易看見

 

「記憶效應」問題、鋰離子電池同樣存在

 

除了安全性和外型設計的配合上有所分別之外,用家也會對壽命性能十分關心,一般鋰離子電池與鋰離子聚合物電池壽命接近,正常情況下都能夠充放 1,000 次以上。但另一方面,除了使用次數外,亦要留意會影響電容量的「記憶效應」情況。

 

在多年前曾推出鎳鎘電池 (NiCd) ,以取代日常使用的碳電及鹼性電池,但由於其記憶效應十分明顯,經過多次充電及使用後,電池內所提供電容量明顯下降。雖然充電池為用家帶來方便,但記憶效應問題卻為用家帶來另一個煩惱。

 

至於現時的鋰離子電池,雖然一般使用者都認為記憶效應已經不存在,但事實上鋰離子電池內仍然有存在記憶效應問題,鋰離子電池的運作依靠金屬及電解液的反應產生電力,當經過一定時間使用及充放後,電池內阻會漸漸提高,並會引伸至壽命等問題。

 

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鋰離子電池容量會受到金屬依附能力而下降

 

即使鋰離子電池在未有使用的情況下,亦會自然流失電容量,至於流失的速度影響卻視乎溫度而定。加上假如用家進行過充或過放,更會令鋰離子被固定於晶體格上,或令晶體格受破壞,同樣亦會令壽命縮短。

 

相比鋰離子電池,記憶效應卻不會發生在鋰離子聚合物電池身上,這樣除了能夠保持電池運作時間外,亦加強消費者的信心。當然,假如用家對鋰離子聚合物電池過充或過度放電,這樣亦會影響到電池的壽命,因此無論任何充電池,廠商都會設立一個建議的充電方式,以提高電池壽命。

 

 

不法廠商回收 / 虛標鋰離子電池

 

另一方面,充電器電容標示方面,一般 「 18650 」鋰離子電池設有 2,400mAh 、 2,600mAh 、 2,800mAh 甚至聲稱高達 4,000mAh 等容量,但由於 2,800mAh 、 3,000mAh 、以及更高容量電池出貨量較少,且制作成高及困難,流動充電器廠商為減低成本,大多選用 2,400mAh 、 2,600mAh 的電池去製作,此情況卻容易產生另一種問題 --- 「容量不足」。

 

由於所有 18650 外型大小相同,只能依靠表面的標貼分辨。有部份電池廠商利用這個漏洞生產冒牌、虛標電容量、缺少保護板等的電池,令所生產的行動電源電量不足。有部份不法賣家更誇張至標示設有 5,000mAh 的 18650 電池,至於可信性及實際容量,相信大家心中亦有答案。

 

鋰電

網上有標稱 5,000mAh 電容量的 18650 電池、是真是假相信大家心中自有答案

 

舉例說,一款以兩顆 18650 電池組合而成的流動充電器,標示內建 6,000mAh 電容量,但充電器內只設有兩顆 2,400mAh 鋰離子電池,代表用家能夠為手機等裝置充電次數減少。而事實,市面上甚至用家經常瀏覽的網上購物如:淘寶,亦有不少這類虛標容量的流動充電器發售,令用家防不勝防。

 

相反,鋰離子聚合物電池容量是根據所注入的聚合物多小而決定,能夠從體積上判斷大約電池容量,並會印上生產資料到電池包裝外,假如電池是經過回收或曾被使用,亦十分輕易察覺。

 

加上,每一款採用鋰離子聚合物電池的產品外型各有不同,廠商需按訂單而進行設計及塑造等,相比 18650 電池,即使有不法廠商進得回收聚合物電池,亦不能夠混水摸魚套用到其他產品安裝。

 

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即使印上品牌、亦不代表是正品電池

鋰電

因此越來越多廠商選用較薄身及安全的鋰離子聚合物電池

 

總結

 

綜合以上不同的項目作比較,可見無論安全性、壽命、及產品假冒等問題,採用鋰離子聚合物電池的確比鋰離子電池較佳。從用家角度出發,能夠大大提高安全性,即使用袋中受撞擊等亦能夠保持安全,而且能夠提供更多不同造型設計選擇。

 

至於鋰離子電池亦並非沒有可取之處,對於部份高電流產品如手電筒及相機閃燈等,使用鋰離子電池能夠提供高電流輸出,始終這類產品並非一般用家會使用,需要使用的用家亦會留意有關安全問題。

 

但對於十分平民及大眾化的行動電源,並非每位用家都會知道背後的設計及最合適使用方法,站在安全及用家角度,選用鋰離子聚合物電池始終是較保險及擁有較多好處的選擇

 

文: Oliver Lam/評測中心
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