隨著我國(guó)“雙碳”相關(guān)工作的推進(jìn)，以及新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的飆升，2021年的鋰電池板塊“火了”。在鋰電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，不時(shí)曝出的相關(guān)事故也引發(fā)人們的擔(dān)憂。未來(lái)，鋰電池儲(chǔ)能應(yīng)如何在確保安全的前提下提升經(jīng)濟(jì)性?業(yè)內(nèi)人士指出，儲(chǔ)能安全是個(gè)系統(tǒng)工程，一些企業(yè)的相關(guān)技術(shù)嘗試已取得較大突破。

鋰電池安全隱憂仍存

藍(lán)牙耳機(jī)、電子煙、手機(jī)、筆記本電腦、送餐機(jī)器人、兩輪電動(dòng)車(chē)、乘用車(chē)、儲(chǔ)能電站……這只是贛鋒鋰電科技股份有限公司產(chǎn)品清單上部分產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

“如今在用戶側(cè)，儲(chǔ)能‘鋰電池化’是一種趨勢(shì)。相比鉛酸、鎳氫電池，鋰電池環(huán)境兼容性強(qiáng)、污染較低、性?xún)r(jià)比較高，優(yōu)勢(shì)突出，這也是鋰電池能快速普及的重要原因。”贛鋒鋰電科技股份有限公司首席科學(xué)家許曉雄說(shuō)。

伴隨著鋰電池的迅速推廣，一些安全隱患也逐漸浮出水面，特別是在電動(dòng)車(chē)、儲(chǔ)能電站等較大容量的鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域。

2021年12月21日提請(qǐng)審議的全國(guó)人大常委會(huì)執(zhí)法檢查組關(guān)于檢查消防法實(shí)施情況的報(bào)告指出，2021年1月至10月，全國(guó)發(fā)生電動(dòng)自行車(chē)及其電池故障引發(fā)的火災(zāi)共1.4萬(wàn)余起，死亡41人，受傷157人。根據(jù)這份報(bào)告，電動(dòng)自行車(chē)、新能源汽車(chē)、鋰電等儲(chǔ)能設(shè)備火災(zāi)爆炸事故呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)前的國(guó)內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)，磷酸鐵鋰電池占比近90%，是主流技術(shù)路線，也是商業(yè)化進(jìn)程最快的技術(shù)之一。

記者調(diào)查了解到，單就安全性而言，磷酸鐵鋰電池技術(shù)在業(yè)內(nèi)的口碑頗高。在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，磷酸鐵鋰電池是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大規(guī)模儲(chǔ)能電站的首選。

“磷酸鐵鋰的橄欖石結(jié)構(gòu)中氧氣很難析出，鐵離子氧化能力不強(qiáng)，晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，在200至400攝氏度之間基本不發(fā)生分解，因此其熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是目前所有正極材料中最高的。”中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)劉勇說(shuō)，在當(dāng)前我國(guó)主流的鋰電池技術(shù)路線中，磷酸鐵鋰電池的安全穩(wěn)定性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)勢(shì)都比較明顯。

“在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，磷酸鐵鋰是比較靠譜的技術(shù)路徑。我們做的所有儲(chǔ)能項(xiàng)目都是用磷酸鐵鋰電池。”中能智慧能源科技(上海)有限公司總經(jīng)理朱強(qiáng)說(shuō)。

儲(chǔ)能安全是系統(tǒng)工程

然而，即便是在業(yè)內(nèi)以高穩(wěn)定性著稱(chēng)的磷酸鐵鋰電池，也會(huì)發(fā)生內(nèi)部短路故障，從而引發(fā)火災(zāi)事故，鋰電池的安全性我們還能放心嗎?

“從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)分析，電池內(nèi)部發(fā)生短路的原因有很多種，比如，鋰電池本身可能在制造過(guò)程中有些小瑕疵，會(huì)形成短路;在使用過(guò)程中，出現(xiàn)了撞擊、過(guò)充或者過(guò)放，也可能導(dǎo)致短路。”湖北億緯動(dòng)力有限公司儲(chǔ)能銷(xiāo)售中心副總裁陳翔告訴記者。

“材料體系的穩(wěn)定不代表電池的絕對(duì)安全，磷酸鐵鋰納米級(jí)顆粒較小，采用碳包覆工藝，粘結(jié)劑對(duì)其納米顆粒的粘附力較差，因此在電池制備及充放電循環(huán)過(guò)程中，存在納米顆粒脫離造成電池內(nèi)部微短路的可能性;此外，電池?zé)崾Э貢r(shí)，有機(jī)電解液燃燒也造成一定安全隱患。”劉勇提醒。

“傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池都是液態(tài)電解質(zhì)電池，電池破損后，遇水與電解液反應(yīng)后會(huì)生成劇毒的氟化氫，燃燒以后還會(huì)排放二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等，這些有毒氣體的危害可能比起火、爆炸本身更麻煩。”許曉雄告訴記者。

廣州智光儲(chǔ)能科技有限公司董事長(zhǎng)姜新宇等多位受訪業(yè)內(nèi)人士則認(rèn)為，應(yīng)該理性看待鋰電池的安全性問(wèn)題。即便是燃油車(chē)也有起火爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，電化學(xué)儲(chǔ)能作為一種基于化學(xué)反應(yīng)原理的技術(shù)，很難做到絕對(duì)安全，但這不一定影響人們的安全使用。關(guān)鍵是要將它的不穩(wěn)定、不可控的安全風(fēng)險(xiǎn)降到足夠低，將事故影響控制在人們可接受的范圍內(nèi)。

開(kāi)啟安全發(fā)展新藍(lán)海

應(yīng)如何最大程度降低技術(shù)的固有安全性隱患、提升鋰電池系統(tǒng)的整體安全水平呢?產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)背后往往也深藏巨大商機(jī)。

記者調(diào)查了解到，為了解決傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的安全問(wèn)題，國(guó)內(nèi)企業(yè)做了不少技術(shù)探索。其中，在鋰電池賽道內(nèi)，一些企業(yè)用固態(tài)電解質(zhì)逐步取代液態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)嘗試已取得較大突破。

在工信部公示的《道路機(jī)動(dòng)車(chē)輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》(第351批)中，東風(fēng)汽車(chē)申報(bào)的一款純電動(dòng)轎車(chē)E70搭載了混合固液電解質(zhì)鋰電池，由江西贛鋒鋰電科技股份有限公司供應(yīng)。

“在乘用車(chē)領(lǐng)域，從2022年開(kāi)始，我們的混合固液電解質(zhì)鋰電池將逐步進(jìn)入市場(chǎng)。”許曉雄說(shuō)，“事實(shí)上，不只在乘用車(chē)領(lǐng)域，現(xiàn)在我們的‘固態(tài)+’鋰電池技術(shù)正在向多個(gè)方向滲透，在手機(jī)電池、兩輪車(chē)電池、筆記本電腦電池、移動(dòng)儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域都有涉及。”

在許曉雄看來(lái)，安全是鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提，亦是生命線。在守好這個(gè)生命線的前提下，動(dòng)力鋰電池的目標(biāo)就是要做高能量密度;儲(chǔ)能鋰電池就是要做到長(zhǎng)循環(huán)壽命以實(shí)現(xiàn)降成本。考慮到這兩點(diǎn)，電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域未來(lái)最有前途的技術(shù)路線應(yīng)該是固態(tài)化技術(shù)嫁接的磷酸鐵鋰電池技術(shù)。

除了電池技術(shù)本身之外，不少受訪業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化和技術(shù)升級(jí)，也是確保安全性的重要方面，在這一領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)尚有較大提升空間。

“很多人認(rèn)為，在儲(chǔ)能系統(tǒng)里電池是最關(guān)鍵的;但在我們看來(lái)，用好電池同樣關(guān)鍵。”中能智慧能源科技(上海)有限公司總經(jīng)理朱強(qiáng)說(shuō)。

在朱強(qiáng)看來(lái)，在對(duì)現(xiàn)有主流鋰電池技術(shù)路線有客觀理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，更應(yīng)該做好系統(tǒng)檢測(cè)和管控工作。

“大規(guī)模儲(chǔ)能電池往往是多個(gè)電芯串聯(lián)或并聯(lián)在一起的，一個(gè)電芯出了問(wèn)題，難免會(huì)波及其他相鄰電芯，從而引發(fā)事故。我們倡導(dǎo)全電芯檢測(cè)，但是逐個(gè)電芯檢測(cè)成本高，因此業(yè)內(nèi)對(duì)此意見(jiàn)并不統(tǒng)一。”朱強(qiáng)說(shuō)。

多位受訪業(yè)內(nèi)人士告訴記者，由于每家儲(chǔ)能企業(yè)的成本控制能力不同，再加上目前在大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，檢測(cè)和安全標(biāo)準(zhǔn)體系仍不健全，一些儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的安全性水平仍難準(zhǔn)確評(píng)估。提升大規(guī)模鋰電池儲(chǔ)能安全水平，需要全行業(yè)共同努力。

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