鋰電池已經(jīng)成熟應(yīng)用于 3C 電子產(chǎn)品,、電動(dòng)工具,、電動(dòng)自行車領(lǐng)域，在電動(dòng)汽車,、儲(chǔ)能,、通訊、可穿戴產(chǎn)品等新領(lǐng)域也有長(zhǎng)足發(fā)展,。

我們也能頻繁聽到一些危險(xiǎn)的聲音,，關(guān)于手機(jī)、電腦,、充電寶,、無(wú)人機(jī)等電池爆炸的新聞屢見(jiàn)不鮮，特別是具有較大容量鋰電池的行業(yè),，如電動(dòng)汽車和電動(dòng)自行車行業(yè),，所面臨的自燃風(fēng)險(xiǎn)更大，極易造成人身危險(xiǎn)和大量財(cái)產(chǎn)損失：

電動(dòng)汽車行業(yè)

《2020 年電動(dòng)汽車起火事故分析》中,，根據(jù)不*統(tǒng)計(jì),，2020 年 1 - 12 月全年被媒體報(bào)道的燒車事故共 124 起，其中 7/8/9 三個(gè)月的事故數(shù)占全年事故的 49%,。電動(dòng)汽車從冒煙到自燃只需要幾秒到幾分鐘不等,，甚至?xí)跇O短時(shí)間發(fā)生爆炸燃燒，導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延,。冒煙時(shí)鋰電池內(nèi)部處于高溫狀態(tài),，撲滅外部明火后極易復(fù)燃，基本無(wú)法人為干預(yù),，只能等待電池燃燒*,。

電動(dòng)汽車起火事故具有季節(jié)高相關(guān)性、誘發(fā)原因模糊性,、全生命周期相關(guān)性,。夏季是起火高發(fā)時(shí)段，燃燒后汽車受損嚴(yán)重,，很難準(zhǔn)確判斷誘發(fā)原因,，且鋰電池在使用的前中后期均有起火燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。

常見(jiàn)的誘發(fā)原因之一是電池?zé)崾Э?，?wèn)題點(diǎn)可能由關(guān)鍵材料,、電芯設(shè)計(jì)、電芯制造工藝因素,、系統(tǒng)集成以及實(shí)際使用條件導(dǎo)致,，如集流體強(qiáng)度或延展度不足，正負(fù)極材料穩(wěn)定性差、正極材料金屬異物等雜質(zhì)混入,、隔膜質(zhì)量差,、正負(fù)極涂覆不均勻、生產(chǎn)異物引入,、低溫充電析鋰,、高溫濫用等等。

其中,，通過(guò)飛納臺(tái)式掃描電鏡可完成原材料,、極片的表征工作，幫助研究性能優(yōu)異的原材料以及篩選合適的工藝參數(shù),，研究循環(huán)對(duì)正負(fù)極材料內(nèi)部（斷面）帶來(lái)的影響,。

檢查負(fù)極粉末

檢查極片制成工藝

極片異物

循環(huán)前中后期的正極材料，離子研磨斷面

發(fā)展趨勢(shì)

1. 在新能源電動(dòng)汽車領(lǐng)域,，三元鋰電池依然是主流,。目前發(fā)展趨勢(shì)是不斷提高電池的能量密度，消除里程憂慮,，同時(shí)通過(guò)包覆改性等工藝提高材料穩(wěn)定性,。

干法包覆的三元材料

包覆的負(fù)極材料離子研磨斷面

2. 從安全性出發(fā)，磷酸鐵鋰安全性更優(yōu),、循環(huán)性能好,，占據(jù)約 30% 的*。

磷酸鐵鋰

3. 寧德時(shí)代最近推出鈉電池,，成本更低,、相對(duì)更安全，但能量密度不及鋰電池,。

4. 一種提高安全性的解決方案是固態(tài)鋰電池,，將易燃易膨脹爆炸的液體電解質(zhì)替換為固態(tài)。固態(tài)鋰電池也是大家在攻克的難題,，目前處在研發(fā)階段,，離實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用為時(shí)尚早。

B. 電動(dòng)自行車

據(jù)報(bào)道,，今年 1 月到 7 月,，全國(guó)發(fā)生的電動(dòng)自行車火災(zāi)事故已達(dá) 6462 起，平均每個(gè)月事故超過(guò) 900 起,，絕大部分事故由于鋰電池燃爆引起,。

電動(dòng)自行車市場(chǎng)發(fā)展不規(guī)范，雜牌電池,、篩選剩下的動(dòng)力電池甚至是新能源汽車退役鋰電池,，部分會(huì)流入電動(dòng)自行車的生產(chǎn)廠家,，導(dǎo)致問(wèn)題電池,、性能不均一的電池被匹配為電池組流入市場(chǎng),，極容易發(fā)生過(guò)充現(xiàn)象，導(dǎo)致悲劇發(fā)生,。一旦燃燒開始,，火勢(shì)洶涌，溫度可以達(dá)到一千攝氏度以上,，釋放出大量一氧化碳等有毒氣體,，甚至發(fā)生爆炸點(diǎn)燃周邊可燃物品，引發(fā)大范圍火災(zāi),。

發(fā)展趨勢(shì)：近兩年,，由于事故頻發(fā)，電動(dòng)自行車生產(chǎn)廠家開始更多采用安全系數(shù)相對(duì)更好的磷酸鐵鋰電池,。

碳中和 - 鋰電池的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

為了解決環(huán)境資源問(wèn)題,，中國(guó)預(yù)計(jì) 2030 年二氧化碳排放量達(dá)到峰值，2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),。2030 年非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到 25% 左右,，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到 12 億千瓦以上,。新能源中光伏和風(fēng)電具有明顯的波動(dòng)性,，必須配備儲(chǔ)能以確保電網(wǎng)穩(wěn)定，同時(shí)延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間,。這代表未來(lái)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)將進(jìn)入高速增長(zhǎng),。而鋰電正逐漸取代傳統(tǒng)的鉛酸電池占據(jù)儲(chǔ)能市場(chǎng)，但是安全問(wèn)題亟待解決,。

相比于電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車由幾十,、幾百組電池組合，儲(chǔ)能電池特別是大型儲(chǔ)能電站往往具有極大的體量,，如江北儲(chǔ)能電站總存儲(chǔ)容量 26.86 萬(wàn)千瓦時(shí),，同時(shí)還采用“梯次利用"，將新能源汽車等淘汰下來(lái)的“退役電池"進(jìn)行返廠維修,，達(dá)到可利用標(biāo)準(zhǔn)后,，進(jìn)行循環(huán)使用。該站共利用“舊電池"總?cè)萘繛?7.5 萬(wàn)千瓦時(shí),，相當(dāng)于 3000 多輛家庭新能源汽車的電池量,。

大體量、密集堆放的鋰電池對(duì)電池安全性和電池監(jiān)控管理體系均提出了*的要求,，需要更為安全的電池設(shè)計(jì),，進(jìn)一步加強(qiáng)電池生產(chǎn)管控,，同時(shí)深入了解電池失效機(jī)理，降低危險(xiǎn)發(fā)生的概率,。