LTN經濟通》人類的必須品 卻像不定時炸彈？

發表於 2024-07-11 08:00 作者： 區塊鏈情報速遞pro

近年鋰電池發生起火的事件在世界各地頻傳，包括大到電動車、小至隨身行動電源都有火災事故。（美聯）

鋰電池是一把雙刃刀  便利卻具風險

歐祥義／核稿編輯

〔財經頻道／綜合報導〕

鋰電池（Li-ion Battery）為世界提供動力，小到可攜式的電子產品、大則運輸工具都可見到「鋰」身影，雖然便利但也潛藏風險。2024年6月底南韓一間電池製造工廠發生火災、因當時存放了3.5萬顆鋰電池，在易燃特質且會不斷爆炸下，火勢一發不可收拾、難以被撲滅，同時還會伴隨有毒氣體，歷經了22小時才結束、造成23人死亡，為南韓近年來死亡人數最多的火災之一。

不只在南韓，鋰電池發生起火的事件在世界各地頻傳，包括電動車、電動滑板車的電池發生自燃，隨身攜帶的行動電源因劣質鋰電池品質問題，或充電過熱導致起火事件，甚至連飛機也發生鋰電池失效等不同的事故。

根據美國消防隊數據顯示，光是2024年的前2個月，電池所造成的相關的火災，遠比2019年全年數字多，當中鋰電池火災數量激增九倍。中國在2023年共發生超過2萬件電動自行車的火災事故，高達9成都是「電池故障」。台灣則在近5年發生435起鋰電池火警，造成9人死亡、上百人受傷。

鋰電池有易燃特質且會不斷爆炸，火勢難以被撲滅、同時伴隨有毒氣體。（法新社）

鋰化學性活潑  容易熱失控

「鋰電池」又稱二次電池，是一種以鋰為媒介來儲存能量的化學電池，通常由正極材料、負極材料、電解液、隔離膜等四種材料所組成。由於鋰是最小的金屬原子，傳導速度最高，具有體積小的特性，遇到阻礙的機率比較低，因此以鋰離子來做電池，可在電池的正負極中快速來回，形成充電與放電的作用。

但因「鋰」的化學活性活潑，也伴隨相當程度的風險，鋰電池火災新聞時有耳聞。一般而言，鋰電池起火有3種可能性，包括過充及外部短路（電池組內部絕緣不良所引起的短路），與內部短路（電池芯內部隔離膜絕緣失效，使正負極接觸所引起的短路）。

而鋰電池起火是一種「熱失控」反映，溫度高達千度並持續反應與燃燒，且同時釋放劇毒氣體氟化氫擴散至空氣中，需採用極大量的水來降溫，短時間無法真正撲滅。

福特電動車所使用的電池。（路透）

鋰電池自燃令人害怕  更改配方尋求突破

鋰電池的應用層面持續擴大，一般手機是使用單顆鋰電池，但電動車、儲能系統動輒就使用上千顆、上萬顆，倘若一顆失效，就可能發生像是放鞭炮一樣的連鎖效應，一個接著一個，造成嚴重的傷害與損失。

要改善鋰電池危險性，可從4個面向切入，包括正極材料的設計與保護被覆技術，以及電解液添加劑與高濃度鹽類設計，這是抑制電池內部短路的新型電解質，與使用高安全隔離膜塗層材料，還有電池外部散熱TIM材料等。

鋰電池的缺點是不耐過度充電、放電，若錯誤使用將會減少電池壽命，以及發生熱失控導致爆炸燃燒的安全性疑慮。因此，產學界思考，若將鋰電池裡的液態電解質轉變成固態，是否可避免燃燒、爆炸的等問題。

全球產學界透過材料改善，期望打造新一代安全的鋰電池。（路透）

新一代鋰電池改良關鍵在「電解液」？

雖然固態電池不會有爆炸或產生火災的風險，但因鋰離子傳導速率低，其電池的充放電速度比液態電池差，在講求電動車快速充電的需求下，顯得不合實際。再加上製造成本高、製程良率低，距離商轉仍有一大段距離，固態電池尚未能大幅取代的原因。

因此，市場焦點還是回到鋰電池身上，期望透過關鍵材料的改良，降低使用風險。

「電解液」，又被稱為鋰電池的「血液」，負責在電池的正負電極之間傳導電子，但在高壓下容易發生不穩定，進而造成電池性能衰退；先前日本、台灣產學界就從電解液著手，透過重新改良配方，以提高電池在高電壓下操作的穩定性與安全性。

但因成本也高，因此目前應用範圍仍侷限在電池量較小的產品、行動裝置上。

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