钜大LARGE | 点击量：645次 | 2021年09月29日
莫让锂离子电池变“炸弹”
十一月十三日晚上，马先生被他的苹果手机“吓了一跳”。“手机就放在卧室的床头柜上，突然听到‘砰’的一声，循声望去，手机已‘四分五裂’。”马先生回忆说，“当时完全是在待机状态下。”对此，苹果客服称爆炸可能跟电池老化有关系。
无独有偶，由锂离子电池（以下称“锂离子电池”）引发的安全事故频现报端，仅十月份以来，特斯拉纯电动汽车就接连发生了三起引发社会关注的电池起火事故。
“安全问题确实制约了锂离子电池在电动汽车和新能源开发等方面的发展。国内不应该鼓励过早产业化，而应鼓励研究、开发新技术，同时实现试点。”复旦大学化学系教授吴宇平在接受《我国科学报》采访时说。
身边的“隐形炸弹”
今天，锂离子电池已无处不在。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
厦门大学化学化工学院教授赵金保在接受采访时断言：“从目前情况而言，锂离子电池仍是最为先进、绿色环保的电池。可以肯定，在未来10~20年内，锂离子电池的地位仍不会被取代。”
那么，接连发生的起火爆炸事故，是否意味着我们仍无法摆脱身边的“隐形炸弹”？
“锂离子电池爆炸一般出现在充电过程中。因为锂离子电池的负极材料是石墨或其他碳材料，充电过程中，正极材料会把锂离子释放到碳里面，形成插层化合物，其化学性质非常不稳定。”中科院物理所研究员王兆翔在接受采访时说。
“并非所有进入热失控状态的电池都会发生爆炸。手机、笔记本电脑等使用的是小型锂离子电池，热量容易散发，爆炸的几率约千万分之一。”武汉大学化学与分子科学学院教授艾新平在接受《我国科学报》采访时表示，锂离子电池发生爆炸、燃烧等安全性事故的根本原因在于电池内部瞬间升温过快或内压过高，但电池是否发生爆炸与荷电状态、热传递速度、安全阀开启的灵敏度、外界环境温度等很多因素有关。
艾新平认为，相有关小型锂离子电池而言，大容量动力锂离子电池的安全性问题更加突出。由于活性物质的总量大，而且其体表面积（外壳）更小，厚度更大，散热非常困难。
商业化受安全之困
“锂离子电池燃烧后，电解液会发生分解，出现氟化氢，事故现场的人假如没有做好防护，呼吸道很可能会受到损伤。”王兆翔说。
除了可能造成人员伤亡外，专家表示，锂离子电池的安全问题还制约了锂离子电池在电动汽车和新能源开发方面的发展。
“锂离子电池安全问题造成的影响还是比较大的。一系列安全事故已引起公众担心，对电动汽车产业的发展造成影响。”艾新平说。
尽管专家们认为“不能因一次意外而否定新能源车”，但公众对锂离子电池安全性的担忧并未减少。同时，锂离子电池发展还面对成本高、续航里程短等障碍。
技术推广两手抓
“国家‘十二五’规划对锂离子电池的能量密度提出更高的要求。现在提倡使用三元正极材料，三元材料锂离子电池的安全性更差，面对着更大的挑战。”艾新平说。
那么，要保证锂离子电池的安全性，要做什么工作？
“可以从材料技术、制造工艺、电池成组技术、电池管理和安全使用等多方面着手解决安全问题。”王兆翔说。
在艾新平看来，锂离子电池要从根本的原理技术上解决安全性问题。“以往大家大多是从工艺上考虑提高电池的安全性，比如设计安全阀、防止短路、控制制造过程等，但这些工作只能说是尽量地减少安全事故，不可能完全防止事故。”
赵金保建议，可以通过优化锂离子电池的构造及设计提升安全性。如选用热稳定性高的正极材料、耐燃电解液、锂不析出的负极材料及高性能隔膜等。
“实际上，学术界已经有了解决锂离子电池安全性问题的方法，但还停留在理论阶段，离应用有一定距离。”艾新平介绍说，现在国内外都在做热敏感材料，在正常情况下，热敏感材料是导体或半导体，当电池温度过高的时候，热敏感材料就变成绝缘体，中断电池反应；此外，还有阻拦性电解液的研发等。但这些方法在实际操作中或多或少会影响到电池能量密度、循环寿命、耐高温等性能。
应用的问题同样困扰着吴宇平，尽管他在新型水溶液可充锂离子电池体系方面已有新研究，但产业化的道路依旧漫长。“从研发的角度而言，水锂电确实比现有的锂离子电池更加安全，性价比应该更好，但是还要在研究和产业化方面做些工作。”吴宇平说。
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