老化測試是將充電后的LIB放入托盤,放置一段時間。進行測試的LIB的數量通常都保持在幾萬塊。因此,開發部門從杜絕隱患的角度出發,認為應當使托盤具備阻燃性。然而,阻燃的重要性并沒有準確傳達到制造現場。開發部門并不知道,托盤最終沒有采用高阻燃性材料,而是采用了分子量并不算大的聚丙烯。工廠方面是為了降低成本。
通過重現試驗得出了最終結論:電池起火的可能性極低,發生火災是因為其他某種原因引燃的火種點燃了易燃的托盤。我們對托盤進行的燃燒試驗顯示,發現托盤的確很容易起火。而且聚丙烯的熔點較低,一旦引燃就會融化,啪嗒啪嗒滴落下來,就像蠟油從點燃的蠟燭上滴落一樣。起火位置已經確定是架子的最頂端。因為托盤的上述性質,融化的聚丙烯會連續不斷地滴到下面的架子上。此時,向燃燒的托盤噴水,就會造成起火的聚丙烯液滴飛濺,無法滅火。倘若托盤具備阻燃性,火勢絕對不會這樣蔓延。
安全管理有一條基本原則“海因里希法則”。這是曾在美國的保險公司擔任技師的海因里希通過調查、分析5000多起工業事故發現的法則。在1起重大事故的背后,必有29起中等事故。而在29起中等事故的背后,還有看似不值得一提的300起小事故。他的這個發現也被稱作“1:29:300法則”。在這次火災之前,應該發生過多起小事故,但沒有引起重視。開高健的小說《最后的晚餐》里有這樣一句話,“火災的火焰必定比引起火災的香煙火苗旺盛”。結果的確如此。
5個月的討論得出結論
之后,與消防廳的探討還在繼續。火災發生3個月后的1996年2月9日,我們來到東京消防廳預防部,在一張靠窗的桌子旁邊,與危險品課和查察課的工作人員就事故原因展開了討論。屋子里的辦公桌密密麻麻,桌上和書柜里堆滿了文件。筆者雖然心里嘀咕“這么多文件,萬一著火了怎么辦”,但臉上不能露出一絲痕跡。窗外能看到皇居的大手濠,恬靜的景色一覽無遺。而在我們的腦子里,卻滿是對當天的討論結果的擔憂與彷徨。
我們細致、耐心地向東京消防廳解釋了LIB的原理和結構、多重安全機構,以及我們通過再現實驗設想的火災原因。探討的結果是:LIB的操作規定無需改變,可以維持原樣。那一剎那,從未有過的輕松涌上心頭。那之后的1996年4月4日,我們帶著東京消防廳的意見,與郡山消防署進行了長達4個小時的會議,最終得到了LIB不屬于危險品的結論。
就這樣,火災事故的認定告一段落。接下來必須要制定對策,杜絕此類問題的復發。這次火災發生在索尼自己的工廠,我們自認倒霉,但同樣的事故決不能在個人電腦、手機企業的工廠以及末端用戶那里發生。
防止過充電和過放電
下面就來介紹在那次事故之后,我們在LIB上采用的安全技術。LIB使用有機溶劑作為電解液,負極配備鋰和碳的化合物,完全就是可燃物的集合體。而且,巨大的能量被封閉在狹小的空間中。電池在使用時,能量是一點點釋放的,倘若一下子全部放出來,就會引發事故。因此,為了防止這種情況發生,LIB必須采取多重安全對策。對策的原則是防止過充電和過放電。

圖3:圓筒型LIB
圓筒型的結構是片狀的正極與隔膜、負極重疊并卷成筒狀,整體浸泡在電解液中。
第一項對策是機械連接(mechanical link,也叫電流斷流裝置)(圖3)。這是當電池內壓因異常而升高時,通過切斷正極引線使電流斷開的器件。正極引線焊接在凸出的引線斷路器的頂部(圖4)。
斷流操作借助在正極活性物質LiCoO2中加入少量碳酸鋰(Li2CO3)的方式實現。當電池過充電、電壓達到約4.3V后,碳酸鋰將分解產生二氧化碳氣體。氣體壓力使電池內壓升高后,引線斷路器被向上推起,從而切斷焊接著的引線。
要想使正極活性物質含有少量碳酸鋰,只需要在生成LiCoO2時略作調整即可。LiCoO2通過Co3O4和碳酸鋰混合煅燒的方式合成。合成時,碳酸鋰的用量要大于需要量。這樣一來,多余少量碳酸鋰將不發生反應,殘留在正極內。

圖4:電流斷流裝置
當內部短路導致溫度和內壓升高后,引線斷路器被向上推起,切斷焊接上去的正極引線。

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