鋰電池安全問題亟待解決：六大風險因素解析

• 陳博 2023年10月20日 來源：中研網 592 33
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鋰電池電解液主要是由有機溶劑組成的，比如PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC（碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等等，當然還有其他的一些添加劑。特別是無機鹽LiPF6，LiBF4如果遇到水的時候會放出HF，這個是劇毒物質，對人體，特別是骨骼腐p

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在新能源汽車對傳統燃油車的替代趨勢基本確定的背景下，鋰電池憑借能量密度高、放電功率高、循環壽命長等優勢，是目前電動汽車使用的主要動力電池。然而近年來，鋰電池熱失控導致的安全事故偶有發生，對消費者的生命與財產安全造成了威脅。

為應對鋰電池安全性問題，促進我國新能源汽車等戰略新興行業的健康發展，我國公布了《電動汽車用動力蓄電池安全要求》強制國家標準，該標準自 2021 年開始施行，強制要求鋰電池出廠前進行嚴密的安全測試，包括電芯的 6 項與電池系統的 15 項安全性試驗，以確保鋰電池的使用安全。

隨著強制標準的施行，鋰電池安全性門檻明顯提升，電池安全性的保障程度將愈發受到生產企業、終端使用者和政府監管部門的重視，而鋰電池企業將如何最大程度降低鋰電池的安全問題，是鋰電池及相關行業面臨的挑戰。

一、起火風險

鋰電池是能量單元，內短路、外短路、熱失控都可能引發起火。

鋰電池在正常使用條件下是安全的，但如果電池發生過充、短路、碰撞、進水等情況，有起火爆炸的危險。如不能有效控制，甚至會導致電動車整車燃燒，給乘客生命安全帶來威脅。

二、爆炸風險

鋰電池熱失控時，會產品大量可燃氣體并導致壓力劇增，爆炸風險就來了。以“三星Note7手機爆炸事件”而言，手機爆炸燃燒與其鋰電池的設計缺陷有直接關系。三星正是為了提升電池的能量密度、延長續航能力，采用了更薄的隔膜材料，才導致電池的陰極和陽極相接觸，發生了電池自燃現象。

三、化學風險

鋰電池的電解液有強烈的腐蝕性，電池熱失控時會釋放出有毒氣體，帶來化學風險。

鋰電池電解液分兩種，一種是酸性電解液，一種是堿性，其主要成分前者是硫酸，后者是氫氧化鈉，二者都具有強烈的腐蝕性，主要會造成中毒，化學腐蝕，以及人體臟器機械損傷，其危害不言而喻。

鋰電池電解液主要是由有機溶劑組成的，比如PC(碳酸丙烯酯)，EC(碳酸乙烯酯)，DMC(碳酸二甲酯)，DEC(碳酸二乙酯)，EMC(碳酸甲乙酯)等等，當然還有其他的一些添加劑。特別是無機鹽LiPF6，LiBF4如果遇到水的時候會放出HF，這個是劇毒物質，對人體，特別是骨骼腐蝕性極強。總體地說，其電解液pH值一般在5.5~6.5之間，略顯酸性。

四、材料的風險

正極材料的安全隱患：當鋰電池包使用不當時，導致電池內部溫度的升高，使正極材料會發生活性物質的分解和電解液的氧化。同時，這兩種反應能夠產生大量的熱，從而造成電池溫度的進一步上升。不同的脫鋰狀態對活性物質晶格轉變、分解溫度和電池的熱穩定性影響相差很大。

負極材料的安全隱患：早期使用的負極材料是金屬鋰，組裝的電池在多次充放電后易產生鋰枝晶，進而刺破隔膜，導致電池短路、漏液甚至發生爆炸。

五、制造過程中的風險

鋰電池包在制造過程中，電極制造、電池裝配等過程都會對電池的安全性產生影響。如正極和負極混料、涂布、輥壓、裁片或沖切、組裝、加注電解液的量、封口、化成等諸道工序的質量控制，無一不影響電池的性能和安全性。

六、隔膜與電解液的風險

鋰電池的電解液為鋰鹽與有機溶劑的混合溶液，其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰，該材料在高溫下易發生熱分解，并與微量的水以及有機溶劑之間進行熱化學反應，降低電解液的熱穩定性。電解液有機溶劑為碳酸酯類，這類溶劑沸點、閃點較低，在高溫下容易與鋰鹽釋放PF5的反應，易被氧化。

近年來，鋰電池商業化應用快速發展，為應對新能源汽車等終端應用市場對鋰電池不斷提升的要求，鋰電池新興技術不斷涌現，呈現多種技術路線并存的情形。目前，鋰電池的技術路線差異主要表現在正極材料體系和封裝形式等方面。

一是鋰電池的正極材料技術路線存在差異。正極材料是鋰電池的重要組成部分，其特性對于電池的能量密度、循環壽命、安全性能等具有重要影響，技術路線主要包括三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等。電池精密結構件及材料憑借其較強的通用性可廣泛用作鋰電池的封裝或導電材料，一般不受正極材料技術路線的影響。

二是鋰電池的封裝形式存在差異。封裝形式是指單體鋰電池的封裝結構，不同的封裝形式應不同的工藝制程，也對應了不同形態的電池精密結構件。目前，鋰電池封裝形式技術路線主要包括圓柱、方形、軟包三種形式

目前，圓柱、方形和軟包三類鋰電池特性各有優劣，在全球市場呈“三分天下”的競爭格局，均有較大的市場發展空間。

2020 年 9 月，特斯拉推出了 46800 大圓柱電池方案。與傳統的小圓柱電池相比，大圓柱電池技術可降低電池包中電池的數量以及相應的結構件數量，提升能量密度、簡化電池管理系系統要求高于方形電池的劣勢。

從目前進展來看，2022 年特斯拉已實現 4680 大圓柱電池量產，周產能達到86.8 萬顆，約對應 1000 輛 ModelY 的需求。2022 年 9 月，寶馬集團宣布從 2025年起在其新車型中使用 46 系列圓柱電芯，并將首批合作伙伴鎖定為寧德時代和億緯鋰能。國內外其他知名電池廠商亦在穩步推進 4680 大圓柱電池布局。儲能鋰電池行業發展潛力巨大，但由于技術、政策、成本等原因，我國儲能鋰電池市場起步相對較晚。目前，我國儲能鋰電池主要用于通信基站、用戶側削峰填谷、離網電站、微電網、軌道交通等，部分還出口東南亞、歐美、澳大利亞等市場。

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