前有索尼後有三星，鋰電池已經炸了二十年，不止一次差點淪為「危險品」

強者能把危機變成轉機

弱者卻讓危機成為萬劫不復的深淵

...

三星Note 7事件的發酵讓鋰電池的安全問題重新成為焦點

業界巨頭嘔心瀝血的傾心之作毀於一旦

有人感嘆造化弄人，有人不齒官方的公關態度

近年來隨著智能手機對電池需求的日益增長

電池起火爆炸的報道就從沒停歇過

然而，這一幕幕早已在多年前就發生過

同樣是身處高位的電子巨頭索尼

其地位比起三星有過之而無不及

何況索尼的另一個身份是鋰電池商業化的始祖

2006年，索尼生產的鋰電池出現嚴重質量問題

安裝其生產鋰電池的筆記本電腦有起火的隱患

當年，索尼耗費4億美元召回了近1000萬個電池

成為IT界年度醜聞之首，鋰電池不安全的傳言不絕於耳

2006年使用索尼電池的戴爾電腦

在某次會議上突然起火

然而，比起這段黑歷史，鋰電池的故事還有更多

從一開始，鋰電池的路就走得十分坎坷

…

人類對保存電能的想法早在兩千多年就有嘗試

從後來的萊頓瓶到出具雛形的伏打電池

隨著人類對電的認識由宗教巫術到物理現象

電池也逐漸地發展成為我們生活中重要的設備

伏打電池：用不同的金屬盤間隔排列

金屬間夾有浸過鹽水的布

索尼在1955年首次在自己的收音機產品上使用乾電池

而後兩年又設計出了「006P」9V乾電池，沿用至今

雖然索尼對電池領域的涉及並不算早

但在日後卻出人意料地開發了一款改變世界的產品

各種品牌的006P電池，最右為索尼

在六七十年代，攝像機等電子設備的繁榮

二次電池的體積與容量逐漸成為了瓶頸

二次電池指能夠循環使用的可逆電池，俗稱充電電池

當時業界面臨的是二次電池的三座大山

「笨重」，「電量不耐用」，「充電時間長」

家庭錄像機是當時最需要大容量電池的產品

八十年代，索尼推出了創世紀的便攜播放器Walkman

除了索尼驚人的研發能力以及對市場的準確判斷

背後堅實的技術後盾則是小型化的鎳鎘電池（Ni-Cd）

為Walkman設計的小型電池，俗稱口香糖電池

鎳鎘電池的容量相對於古老的鉛蓄電池自然是有大幅的提升

可是依舊無法滿足當時工藝水平下的集成電路功耗

而且鎳鎘電池面臨著一個非常棘手的問題——環境污染

由鎘污染引發的「痛痛病」成為了企業最亟待擺脫的罪狀

1971年，痛痛病患者與律師等待判決

正是由於以上的原因，索尼做出了研發新電池的決定

縱觀元素周期表，鋰的電極理論容量密度是僅次於氫

但由於氫的氣體狀態的特殊性，技術可行性較低

鋰自然就成為索尼研發的重點關照對象

鋰元素是優秀的電池電極材料

早在八十年代中期，索尼旗下的索尼能源技術部就接到了這艱巨的任務

索尼作為二次電池的新軍，為大力研發做出了很多驚人的舉動

包括直接任命公司高管為研發小組組長，給予研發組最高的便利

實驗儀器儲備量是使用量的幾倍，正負極材料和電解液也大量備貨

雖然索尼通過種種手段為研發清出一條通暢的大道

但研發所面臨的困難是真真切切的棘手

最基礎的正負極材料和電解液的組合據稱達1.1億種

幾種鋰電池方案的參數

為了鼓勵和推進鋰電池的研發

索尼在各個團隊的競爭中挑選出了一種以LiCoO2 和C為電極的方案

以這種組合研製出的產品成為日後鋰離子電池的基礎

鈷酸鋰的結構允許鋰離子在中間移動

然而事情沒有這麼簡單，專利問題就像是迅雷下載的那最後的0.1%

完成這0.1%所花費的時間可能超過前99.9%的

索尼根據自己在1980年申請的氧化銀專利得到靈感

以Li代替AgNiO2中的Ag，也可以製成可行的搖椅電池

搖椅電池，指電池在充放電時不發生氧化還原反應，通過離子的遷移來產生電勢差，類似搖椅左右搖擺的過程

搖椅電池原理示意

本想著有先行專利作為基礎，在知識產權上應該有利

可沒成想，Goodenough與Wiseman的LiNiO2電極專利比索尼來得更早

這兩人的名字和專利都給索尼項目組上上下下造成了非常大的打擊

好在Goodenough沒有辜負他的名字

索尼在專利沒有被廣泛認可時就與之交涉

發明者也並沒有刁難，而讓索尼以比較有利的條件取得了授權

鋰電池先驅Goodenough

經過好幾年的實驗與研發，索尼終於在1992年推出了鋰離子電池（LIB）

然而看似成功的背後確是苦難的起點

就在索尼電池工廠建成前，離慶功宴還有幾天的時間

工廠生產線上傳來了噩耗，量產的電池性能遠低於試產的產品

研發團隊緊急召開會議研究原因，會議結束時慶功宴早已結束

「我當時甚至想到新工廠非得改成保齡球館不可了」昔日廠長感慨道

索尼郡山工廠落成儀式

經過討論與實驗，終於找到了生產工藝的巨大問題

其實只是簡單的工藝順序問題，電極材料硬碳的粉碎與煅燒顛倒了

這樣一個本以為是「先加奶還是先加茶」的無關緊要的事項

差點就讓鋰電池的商業化胎死腹中

緊急處理後面貌一新的鋰電池又恢復了生產

並且也終於通過了家用攝像機部門的質檢

此時，已經是攝像機部門指定供貨期限的最後一天

橫空出世的鋰電池同時也打破了尺寸的常規

直徑18mm、長度65mm，也就是當今廣泛採用的18650鋰電芯

18650鋰離子電池

…

鋰電池經歷了誕生後的一小段靜寂終於迎來了春天

1994年，美國最大的個人電腦產商戴爾宣布採用鋰電池

並宣傳 「配備LIB的筆記本可以在飛機上從紐約用到洛杉磯」

自那以後，索尼的鋰離子電池在行業的地位與日俱增

戴爾

正所謂天將降大任於斯人也，必先苦其心志

就在索尼的鋰離子電池市場反饋良好，產量爬坡之時

1995年，索尼郡山工廠發生嚴重火災

超過100萬塊的電池被燒毀，其嚴重性堪稱空前

郡山工廠失火時的照片

經過調查取證，懷疑此次的火災是由接受老化測試的電池引起的

老化測試簡單來說即靜置電池一段時間後檢測其自放電程度，作用有二，一是通過老化測試剔除掉壓降幅度較大的不合格電池，二是讓電池內部形成固體電解質界面膜，提高鋰電池的安全性

理論上沒有進行充放電的電池不可能起火

可是除此之外，並沒有調查出起火的原因

老化測試是電池出廠前的重要檢測環節

眼看著才出生的鋰電池就要被扣上「危險品」的帽子

這不僅意味著工廠存放電池將會面臨很多困難

而且輿論對鋰電池的印象也將徹底改變

一念之差，索尼的電池產業將可能土崩瓦解

鋰電池不安全的言論迅速傳開

索尼起初懷疑的是測試電池過程中的意外引發的火災

而經過多次的重複實驗流程，並沒有發現明顯的失火可能

最終發現是由於工廠為了降低成本，沒有採用阻燃性的托盤材料

意外產生的小火苗會瞬間蔓延開來，但起火的真正原因依舊是謎

在事故發生9個月後，索尼方面與東京消防廳交涉

長達4個小時的討論終於得出了鋰離子電池不屬於危險品的結論

雖然有驚無險，也付出了巨大的損失

但是剛剛喘上氣，索尼便著手改進鋰電池的安全性

為此，索尼先後研發了多種針對鋰電池內部缺陷的安全保障措施

• 機械連接：當電池內部壓力過大時，連接裝置會切斷正極引線斷開電流

• 隔膜斷流：當電池溫度升高時，隔膜融化堵塞微孔，阻止離子遷移

• 可逆裝置：當電池溫度升高時，元件內碳顆粒接觸減少，電阻增大限流

• 保護電路：監控電池電路，防止電池過度充放電，降低故障率

鋰離子電池結構，其中safety vent為機械連接結構

除了以上各種電池的保護措施，索尼也加強了電池的出廠檢測

其中包括用釘子貫穿電池要保證不冒煙不起火

用鋼棒擠壓電池至高度為原直徑的四分之一不能出現異常

所有的測試都是在最嚴格最苛刻的條件下進行

可儘管是這樣，索尼還是沒有杜絕意外事故的發生

2006年6月，在某個會議上，一台戴爾筆記本電腦突然起火

其裝配的電池正是由索尼生產的大容量鋰離子電池

隨著媒體對當時起火的照片瘋狂傳播

兩個月後，戴爾方面宣布召回410萬塊可能引起著火的筆記本電池

同時啟動對索尼電池安全性的全面調查

同年10月，索尼召開新聞發布會，公司高管向消費者鞠躬道歉

索尼召開新聞發布會道歉

截至10月份，索尼已大規模召回各品牌筆記本的電池

涉及大約1000萬塊，為此索尼支付了4.44億美元

並給出了電池的故障報告，稱是生產中混入了金屬微粒導致

時任索尼CEO公開道歉

實際上早在鋰電池誕生之初，有些問題就已經存在

並且直至現在也沒有完全從根源上解決

其中較為棘手的便是電池充電時析出的鋰結晶

結晶呈樹枝狀或針狀，可能會穿透隔膜造成內部短路

亦或是從電極上脫落，導致容量降低，也就是所謂的劣化循環

電極析出的樹枝狀結晶

直到近幾年，仍有使用劣質充電器導致手機充電起火的事件

手機電池的循環次數容量衰減也依舊是消費者不滿意的點

三星電池爆炸事件也是當今電池技術滯後的一個體現

電子設備對電量的需求越來越大，電子產品內部環境也愈發局促

有猜測指出，三星此次電池爆炸的原因來自手機內部的布局

為曲面屏犧牲了電池倉穩定的環境，外力易導致電池內部短路

鋰電池從誕生一路坎坷，但也帶來今天繁榮的電子數碼行業

無論如何都是歷史上不可磨滅的一項劃時代的發明

如今第一次將鋰電池商業化的索尼已經出售了其大部分電池業務

此舉是索尼為降低虧損還是暗含著另一番意味？

福兮禍兮？終究事在人為