鉅大LARGE | 點擊量：918次 | 2022年08月16日
鋰電池的安全問題
近年來，隨著新能源技術的發(fā)展和電子產(chǎn)品的普及，以鋰電池為代表的新能源電池成為了人們?nèi)粘Ｉ钪腥找嬉蕾嚨臇|西。然而最近三星note7，iphone電池爆炸事故還有前不久的蟹島公交連環(huán)燃燒事件，引發(fā)了人們對新能源技術的擔憂。如果不能解決好安全性問題，將影響新能源時代的到來。今天，小編帶你從技術和相關法規(guī)的角度淺談電池的安全問題。
隨著電池、新能源器件的快速發(fā)展，在改善我們生活的同時，問題也隨之而來，一年來電池事故頻出：
你是不是也在為此擔心而不敢使用手機、新能源汽車？
首先，對于接連發(fā)生的爆炸等事故我們關注一下官方發(fā)布的爆炸原因：
?三星電子
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
對于公眾最關注的Note7頻繁發(fā)生爆炸的原因，三星方面得出電池缺陷的結論。1月21日，有消息稱，三星GalaxyNote7智能手機電池調(diào)查顯示，電池之所以存在會發(fā)生爆炸的缺陷，一部分是因為電池尺寸不合規(guī)，其他電池則存在制造問題。
據(jù)了解，三星在去年8月開始出售GalaxyNote7，電池是由旗下子公司三星SDI（SamsungSDI）和香港新能源科技有限公司提供的。據(jù)消息人士透露，由三星SDI提供的電池存在尺寸不合規(guī)的問題，無法與GalaxyNote7的電池倉相匹配，從而導致其可能由于過熱而起火爆炸。由香港新能源科技有限公司提供的電池其缺陷則主要與一個制造問題有關，目前還不清楚具體的制造問題是什么。
?北京蟹島新能源大巴
北京時間15點10分更新：14時23分，火災被撲滅，公安、消防等部門正在全力開展車輛引導、秩序維護及清理現(xiàn)場工作，無人員傷亡，火災原因及損失正在調(diào)查中。消防人員在撲救過程中發(fā)現(xiàn)停車場周邊種植大量楊樹、柳樹，地面有大面積楊絮、柳絮堆積。消防部門在此提示廣大市民，現(xiàn)天氣干燥，楊絮、柳絮等物易引發(fā)火情，請廣大市民注意防范。
?深圳龍華電子廠爆炸
7月10日上午9時05分，龍華消防大隊接到群眾報警稱，龍華辦事處華聯(lián)社區(qū)河背工業(yè)區(qū)美拜電子廠B棟4樓發(fā)生火情。經(jīng)初步勘查，發(fā)生燃爆事故的美拜電子廠燃爆物為四樓老化車間的鋰電池半成品。
看到到事故發(fā)生的真正原因，有的是因為電池問題，有的則不是，那電池究竟是否安全可靠，在使用手機的過程中，電池為什么會發(fā)生爆炸呢？
我們現(xiàn)在生活中使用最多的手機內(nèi)部安裝的是鋰離子電池，造成鋰離子電池爆炸的原因主要有六大方面：
一.外部短路
外部短路可能由于操作不當，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會使電芯的發(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。外部短路可能的工位：
?2;上電芯未對好，造成正負極接觸；
?2;電芯在周轉過程中打火；
?2;用戶在使用時正負極短路；
?2;保護線路板失效。
二.內(nèi)部短路
由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)部壓力過大，當電芯的外殼無法承受這個壓力時，電芯就會爆炸。內(nèi)部短路的工位：
?2;正負裁大片毛刺；正負極分小片掉料；負極鉚焊未拍平，有毛刺；
?2;卷繞不齊；上部膠位置不對；高溫膠紙包住負極耳；貼底部膠未完全包住底部；
?2;隔膜紙有砂眼；烘烤時溫度太高烘壞隔膜；
?2;壓扁時壓力太大；
?2;組裝短路電芯未檢出；組裝微短路電芯下流；激光焊短路電芯未檢出；
三.過充
電芯過充電時，正極的鋰過度放出會使正極的結構發(fā)生變化，而放出的鋰過多也容易無法插入負極中，也容易造成負極表面析鋰，而且，當電壓達到4.5V以上時，電解液會分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。過充可能的工位：
?2;預充時電流設置過大；預充柜個別點電流過大；檢測時電流設置過大；
?2;電芯容量不足；
?2;檢測時個別點電壓偏大；用戶使用時充電器電壓偏大。
四.過放
五.水份含量過高
水份可以和電芯中的電解液反應，生產(chǎn)氣體，充電時，可以和生成的鋰反應，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時很容易分解生成氣體，當這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大，當電芯的外殼無法承受時，電芯就會爆炸。
六.負極容量不足
當正極部位對面的負極部位容量不足，或是根本沒有容量時，充電時所產(chǎn)生的部分或全部的鋰就無法插入負極石墨的間層結構中，會析在負極的表面，形成突起狀“枝晶”，而下一次充電時，這個突起部分更容易造成鋰的析出，經(jīng)過幾十至上百次的循環(huán)充放電后，“枝晶”會長大，最后會刺穿隔膜紙，使內(nèi)部產(chǎn)生短路。負極容量不足的工位：
?2;正極來料容量偏高；正負極攪拌不均；正極敷料量偏大；正極涂布不均；正極頭尾部堆料；
?2;負極來料容量偏低；負極涂布不均；負極暗痕；負極劃痕；負極凹點；負極露箔；負極顆粒；負極壓片時壓死；正負極分檔配對錯誤；負極包不住正極；
電池的爆炸原因可能對很多人來說比較難理解，大家并不明白什么樣的行為可能會導致電池的爆炸，在給手機充電過程中也不會意識到什么樣的行為是錯誤的操作，會產(chǎn)生危險，下面介紹幾個鋰電池使用注意的小細節(jié)，希望能夠根據(jù)指導準確充電與使用手機：
手機的使用已經(jīng)廣泛的深入我們的生活，但是對于另外一類新能源汽車，有人可能會充滿疑問，新能源汽車究竟是什么？它是使用電池的嗎？汽車中的電池安全嗎？接下來一一解惑：
一.新能源汽車是什么？
新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動機之外所有其它能源汽車.包括燃料電池汽車、混合動力汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等。其廢氣排放量比較低。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界現(xiàn)有超過400萬輛液化石油氣汽車，100多萬輛天然氣汽車。目前中國市場上在售的新能源汽車多是混合動力汽車和純電動汽車。
電動車是目前市面上可見的、有機會取代傳統(tǒng)汽、機車的新型交通工具。傳統(tǒng)車輛的動力來源是汽油或柴油引擎，除引擎本體外，還需要油箱、油泵、過濾器、空氣濾清器、化油器、噴嘴與點火裝置等組件，同時排氣管裝有消音器，而且水冷式引擎還需要冷卻水系統(tǒng)。相比較之下，電動汽車的動力系統(tǒng)顯得較為單純。
二.新能源汽車中的電池
目前市場上常見的電動車，其動力系統(tǒng)分為兩種，一種是采用蓄電池系統(tǒng)的電動車，主要的動力組件是電池組、充電器、電力控制器與馬達等，因此動力系統(tǒng)較為簡單；另外還有以燃料電池為動力系統(tǒng)的電動車。
從全球新能源汽車的發(fā)展來看，其動力電源主要包括鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池、鉛酸電池、超級電容器，其中鉛酸電池、超級電容器大多以輔助動力源的形式出現(xiàn)。主要原因是這些電池技術還不完全成熟或缺點明顯，與傳統(tǒng)汽車相比不管是從成本上、動力還是續(xù)航里程上都有不少差距，這也是制約新能源汽車的發(fā)展的重要原因。由于汽車需要大電流來帶動，所以鋰電池的特性較為合適，不過由于鋰電池在安全性上的考慮，如果制程有瑕疵會有預熱起火等問題，所以現(xiàn)在也有許多新產(chǎn)品，希望在安全性上得以提高。
目前市面上主流純電動車型所選用的電池類型：
磷酸鐵鋰電池，是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，特點就是不含鈷等貴重元素，原料價格低，而且磷、鐵在地球上的含量豐富，不會有供料問題。它的理論工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。優(yōu)點就是，具有更高的安全性、更長的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬（原材料成本低）、支持快速充電、工作溫度范圍廣。缺點就是，存在一些性能上的缺陷，比如振實密度與壓實密度很低，導致電池的能量密度較低，材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差，知識產(chǎn)權等問題。
三元聚合物鋰電池，是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰電池。優(yōu)點就是，能量密度高，循環(huán)性能好，目前，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經(jīng)達到或超過鈷酸鋰電池水平。缺點就是，高溫結構不穩(wěn)定，導致高溫安全性差，且pH值過高易使單體脹氣，進而引發(fā)危險，目前造價較高。
三.新能源汽車電池的安全性
怎么評判電池的安全性能，我認為可以從三個方面考量。
1.是否會自燃、爆炸？
至于電動車的電池為什么會爆炸，還是要從原材料說起。磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，這兩種材料都會在到達一定溫度時發(fā)生分解，不同的是，三元鋰材料會在更低的200度左右發(fā)生分解，而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學反映更加劇烈，會釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，發(fā)生連鎖反應，所以三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。因此，有人說磷酸鐵鋰電池是目前最安全的電動車電池。
2.電池的高壓電流是否安全？
關于這點，需要結合到車的設計一起看，也就是說因車而異。我看過騰勢的一個發(fā)布會，里面說到，這款電動汽車的高壓設計是完全按照戴姆勒高壓安全要求設計的。若真是這樣，那我們就不用擔心了，因為，戴勒姆的高壓安全設計要求，是梅賽德斯-奔馳、保時捷、寶馬、奧迪、大眾5家汽車企業(yè)一致認可的。就沖這五個牌子，也值得我們信任了。
3．電池的輻射大不大？
這里必須要提出表揚的是，我們國家在電磁標準方面的要求是很嚴格的，甚至有些部分的要求是要高于國際標準的。根據(jù)聯(lián)合國國際衛(wèi)生組織關于電磁輻射電磁場的安全標準，磁場輻射安全標準為100μT。我們的手機、充電器、電腦等電子產(chǎn)品均帶有磁場，數(shù)值是在4μT左右。再直觀一點，手機看微信時的電磁輻射為0.20μT，發(fā)微信時的電磁輻射為0.45μT，而播放視頻時的電磁輻射高達19.00μT。而電動汽車的電磁輻射，我找到了“愛卡汽車”網(wǎng)上的幾組實測數(shù)據(jù)：比亞迪e6約為2.95μT；江淮iEV4純電動車約為0.597μT；騰勢車內(nèi)磁場水平最高處約為0.39μT。所以，對于電動汽車的電磁輻射安全性大可放心。
電動車電池到底哪個好，目前業(yè)內(nèi)也存在很多的分歧，但有一點是一致的，就是，至今尚未有任何一種電池技術能真正滿足新能源汽車動力電池的所有技術要求。但通過我們上面的對比分析，可以看出磷酸鐵鋰電池的表現(xiàn)還是更為穩(wěn)定和安全的。如果要根據(jù)此選擇購車的話，還要更多的參考車輛的其他性能和配置。
最后，為了大家放心的使用手機和新能源汽車，目前世界上多個國家和國際組織都推出了電池、汽車安全標準和檢驗要求，其中鋰電池和新能源汽車應用比較廣泛的幾個標準和檢測有:
?鋰電池標準和檢測
1)IEC62133Edition1.0便攜式和便攜式設備用密封含堿性或其他非酸性電解液二次電芯和電池（Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes—Safetyrequirementsforportablesealedsecondarycells，andforbatteriesmadefromthem，foruseinportableapplications）；
2）IEC61960Edition1.0便攜式設備用含堿性或其他非酸性電解液二次電芯和電池-二次鋰離子電芯和電池（Secondarycellsandbatteriescontain-ingalkalineorothernon-acidelectrolytes—Secondarylithiumcellsandbatteriesforportableapplica-tions）；
3）IEC60950-1Edition1.0信息技術設備的安全（Informationtechnologyequipment—Safety—Part1:Generalrequirements）；
4）IEC60086-4:2007一次電池-第四部分：鋰電池安全（Primarybatteries–Part4:Safetyoflithiumbatteries）；
5）UL1642Ed4鋰電池（LithiumBatteries）；
6）UL2054Ed2民用和商用電池（HouseholdandCommercialBatteries）；
7）UNST/SG/AC.10/11/Rev.4-2003危險品貨物運輸建議書-試驗和標準手冊（RecommendationsontheTransportofDangerousGoods—ManualofTestsandCriteria，F(xiàn)ourthRevisedEdition）；
8）GB/T18287-2000《蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》；
9）JISC8714:2007便攜式電子設備用鋰離子電池的單電池即電池組的安全試驗；
10）IEEEStd1625-2004筆記本電腦用可充電電池（IEEEStandardforRechargeableBatteriesforPortableComputing）；
11）IEEEStd1725-2006移動電話用可充電電池（IEEEStandardforRechargeableBatteriesforCellularTelephones）。
目前鋰電池的各種標準主要從3個角度來考察鋰電池的電性能及安全性能：1）產(chǎn)品使用安全性；2）環(huán)境適應性；3）電性能。不同的標準對電池的檢測各有側重，例如：IEC61960主要側重于鋰電池的電性能測試；IEC62133和日本JISC8714要求側重于產(chǎn)品使用安全和環(huán)境適應性安全；GB/T18287不僅包含了部分安全檢測項目，還涵蓋了性能測試；UL2054和UL1642則全面考察電芯和電池在各種使用環(huán)境下，包括故障條件、重壓條件和燃燒條件下的安全性。
?新能源汽車標準和檢測
需執(zhí)行的標準和檢驗項目：
需執(zhí)行的標準：必須滿足現(xiàn)有的常規(guī)汽車檢驗項目；需滿足相關專項標準并提交相應的檢測報告；動力蓄電池和超級電容器的檢測可以只按QC/T741~QC/T744進行；鋰離子蓄電池統(tǒng)一按QC/T743-2006；鋅空氣蓄電池按GB/Z18333.2-2001;
需檢測的項目：常規(guī)汽車檢驗項目+新能源汽車整車專項檢驗項目；電池、超級電容、電機及控制器在指定檢測機構或技術中心進行；新能源汽車其它專項檢驗項目。
?相關法規(guī)
1月15日，第一電動網(wǎng)從工信部官網(wǎng)獲悉，《關于進一步做好新能源汽車推廣應用安全監(jiān)管工作的通知》正式發(fā)布。《通知》提出，新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)是安全第一責任人，對整車產(chǎn)品負總責。地方政府有關部門要切實做好安全監(jiān)管工作，行業(yè)組織也要充分發(fā)揮行業(yè)自律和技術支撐作用。
該《通知》是首個全面針對新能源汽車安全提出的監(jiān)管總則。在企業(yè)層面，要求提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，建立健全企業(yè)監(jiān)測平臺，提高售后服務能力，配合做好產(chǎn)品質(zhì)量檢查工作。地方政府層面，必須加強組織領導，建立健全地方監(jiān)測平臺，以及安全事故處理機制。行業(yè)協(xié)會要充分發(fā)揮行業(yè)自律作用，研究建立新能源汽車安全信用評價體系，定期完成評價報告；根據(jù)需要推薦、組建專家組，協(xié)助政府部門開展安全事故調(diào)查等。
工信部表示，將會同有關部門，加強對企業(yè)監(jiān)測平臺、地方監(jiān)測平臺的監(jiān)督，加強企業(yè)生產(chǎn)一致性監(jiān)管和產(chǎn)品質(zhì)量安全考核。對于存在未按規(guī)定建立監(jiān)測平臺、發(fā)生車輛產(chǎn)品質(zhì)量安全事故、虛報瞞報、弄虛作假等問題的企業(yè)或車型，視問題性質(zhì)、嚴重程度采取公開通報、責令限期改正，暫?；蛉∠履茉雌囃茝V應用推薦車型目錄、車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告等措施。
與此同時，工信部還發(fā)布了《電動客車安全技術條件》。從人員觸電、火災防護、事故處理、乘客逃生、整車結構、遠程監(jiān)控等方面綜合考慮，在充分借鑒現(xiàn)有傳統(tǒng)客車、電動汽車相關標準和已有的上海、北京等地方標準的基礎上，提出更高的技術要求，以提升行業(yè)安全技術水平。
最后，專家介紹：
“作為能量載體，鋰離子電池必然具有一定的危險性，但這種危險性完全可以通過系統(tǒng)的措施來加以控制?！敝袊嚰夹g研究中心動力電池領域首席專家、電池測試與應用技術聯(lián)盟秘書長王芳認為，傳統(tǒng)車的汽油箱和燃料電池汽車的高壓氫氣儲罐，也都具有危險性，每年發(fā)生的傳統(tǒng)汽車自燃以及碰撞起火事故也不在少數(shù)。
電動汽車的安全隱患，不應全部怪罪到動力電池身上?！?015年以來的17起事故中有4起是電池系統(tǒng)事故、有6起是相關部件事故、有2起是充電系統(tǒng)缺陷引起，還有5起是違規(guī)改裝或者不當使用引起。”李東認為，確保電動汽車安全，既涉及全產(chǎn)業(yè)鏈，也涉及產(chǎn)品的全生命周期。從全產(chǎn)業(yè)鏈來說，事故原因涉及電池單體、電池組和管理系統(tǒng)、線束、高壓部分、充電樁、充電站等。從全生命周期看，涉及電池及整車的制造存儲、運輸使用維護、報廢回收拆解等各個環(huán)節(jié)。
“電動汽車安全技術涵蓋動力電池、整車和充電基礎設施三部分?！睔W陽明高認為，就電池企業(yè)而言，必須千方百計將熱失控的風險和危害降到最低。目前，我國動力電池企業(yè)的磷酸鐵鋰技術已經(jīng)相對成熟，三元正極、石墨負極單體電池的安全性也取得了大幅提升，在阻燃隔膜、阻燃電解性、阻燃安全性方面都實現(xiàn)了創(chuàng)新，單體電池產(chǎn)品的檢測結果與國外沒有特別大的差別。
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