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    “火爆”锂电池如何不再让人心惊?

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    •   随着我国“双碳”相关工作的推进,以及新能源汽车产销量的飙升,今年的锂电池板块“火了”。截至12月28日,万得锂电池指数(884039)收报于10771.57点,年内涨幅近84%。在锂电池产业快速发展的同时,不时曝出的相关事故,也引发了人们的担忧。未来“锂电池”储能应如何在确保安全的前提下提升经济性?记者就此展开调研。

        “锂电池”储能安全隐忧仍存

        蓝牙耳机、电子烟、手机、笔记本电脑、送餐机器人、两轮电动车、乘用车、储能电站……这只是赣锋锂电科技股份有限公司产品清单上部分产品的应用范围,已足以勾勒出现代人的生活方式,从中也可看出锂电池在人们生活中的分量。

        “如今在用户侧,储能‘锂电池化’是一种趋势。相比铅酸、镍氢电池,锂电池环境兼容性强,污染较低、性价比较高,优势突出。这也是锂电池能快速普及的重要原因。”赣锋锂电科技股份有限公司首席科学家许晓雄说。

        伴随着锂电池的迅速推广,一些安全隐患也逐渐浮出水面,特别是在电动车、储能电站等较大容量的锂电池应用领域。

        12月21日提请审议的全国人大常委会执法检查组关于检查消防法实施情况的报告指出,今年1月至10月,全国发生电动自行车及其电池故障引发的火灾共1.4万余起,死亡41人,受伤157人。根据这份报告,电动自行车、新能源汽车,锂电等储能设备火灾爆炸事故呈增长态势。

        其中,对业内影响最大的当属“4·16”北京大红门储能电站起火爆炸事故。今年4月16日,位于北京丰台区永外大红门西马场甲14号的北京福威斯油气技术有限公司光储充一体化项目发生火灾爆炸,事故造成1人遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤,火灾直接财产损失1660.81万元。根据近日发布的事故相关调查报告,电池起火直接原因是磷酸铁锂电池发生内短路故障。

        据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会统计,在当前的国内电化学储能市场,磷酸铁锂电池占比近90%,是主流技术路线,也是商业化进程最快的技术之一。

        记者调查了解到,单就安全性而言,磷酸铁锂电池技术在业内的口碑颇高。在电化学储能领域,磷酸铁锂电池是现阶段国内大规模储能电站的首选。

        “磷酸铁锂的橄榄石结构中氧气很难析出,铁离子氧化能力不强,晶体中的P-O键稳固,在200到400摄氏度的时候基本不发生分解,因此其热稳定性和结构稳定型是目前所有正极材料中最高的。”中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇说,在当前我国主流的锂电池技术路线中,磷酸铁锂电池的安全稳定性高、循环寿命长、环境污染小、性价比高等优势都比较明显。

        “在电化学储能领域,磷酸铁锂是比较靠谱的技术路径。我们做的所有储能项目都是用磷酸铁锂电池。”中能智慧能源科技(上海)有限公司总经理朱强说。

        储能安全是个系统工程

        然而,即便是在业内以高稳定性著称的磷酸铁锂电池,也会发生内部短路故障,从而引发火灾事故,锂电池的安全性我们还能放心吗?

        进一步审视“4·16”北京大红门事故,记者注意到,调查报告显示的事故直接原因包括两个方面:一是磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池热失控起火;二是事故产生的易燃易爆组分扩散,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花发生爆炸。项目所用电池均提供有电池检测材料;项目在事发区域多次发生电池组漏液、发热冒烟等问题,但未完全排除安全隐患;事发南北楼之间室外地下电缆沟两端未进行有效分隔、封堵;未按照场所实际风险制定事故应急处置预案;最终认定为安全责任事故。

        “从调查报告来看,可以说起火是由于电池内部问题引发的,但诱发电池内部短路进而热失控的原因较多,不能简单归结为电池质量问题。”刘勇说,储能系统的布局、运维、消防和安全管理等方面也需要给予足够的重视,电池性能监控和异常状态的反馈处理、及时且有效的消防措施、起火后的易燃易爆气体扩散防范等,均可以防止事故的发生,防止事故造成严重后果。

        “从专业的角度来分析,电池内部发生短路的原因有很多种,比如锂电池本身可能在制造过程中有些小瑕疵,会形成短路;在使用过程中,出现了撞击、过充或者过放,也可能导致短路。”湖北亿纬动力有限公司储能销售中心副总裁陈翔告诉记者。

        虽然不能认定为本次事故是电池质量问题,但电池质量和本体安全性是储能系统安全运行的根本。

        “材料体系的稳定不代表电池的绝对安全,磷酸铁锂纳米级颗粒较小,采用碳包覆工艺,粘结剂对其纳米颗粒的粘附力较差,因此在电池制备及充放电循环过程中,存在纳米颗粒脱离造成电池的内部微短路的可能性;此外,电池热失控时,有机电解液燃烧也造成一定安全隐患。”刘勇提醒。

        “传统的磷酸铁锂电池都是液态电解质电池,电池破损后,遇水与电解液反应后会生成剧毒的氟化氢,燃烧以后还会排放二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等,这些有毒气体的危害可能比起火、爆炸本身更麻烦。”许晓雄告诉记者。

        广州智光储能科技有限公司董事长姜新宇等多位受访业内人士则认为,应该理性看待锂电池的安全性问题。即便是燃油车也有起火爆炸的风险,电化学储能作为一种基于化学反应原理的技术,很难做到绝对安全,但这不一定影响人们的安全使用。关键是要将它的不稳定、不可控的安全风险降到足够低,将事故影响控制在人们可接受的范围内。

        “固态+”或开启“锂电池”安全发展新蓝海

        应如何最大程度降低技术的固有安全性隐患,提升锂电池系统的整体安全水平呢?产业痛点背后往往也深藏巨大商机。

        记者调查了解到,为了解决传统磷酸铁锂电池的安全问题,国内企业做了不少技术探索。其中,在锂电池赛道内,一些企业用固态电解质逐步取代液态电解质的技术尝试已取得较大突破。

        在近日工信部公示的《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第351批)中,东风汽车申报的一款纯电动轿车E70搭载了混合固液电解质锂电池,由江西赣锋锂电科技股份有限公司供应。在业内人士看来,这意味着赣锋锂电的半固态电池即将进入量产装车阶段。

        “在乘用车领域,从明年开始,我们的混合固液电解质锂电池将逐步进入市场。”许晓雄说,“事实上,不只是在乘用车领域,现在我们的‘固态+’锂电池技术正在向多个方向渗透,在手机电池、两轮车电池、笔记本电脑电池、移动储能电池等领域都有涉及。”

        在他看来,安全是锂电池产业发展的前提,亦是生命线。在守好这个生命线的前提下,动力锂电池的目标就是要做高能量密度;储能锂电池就是要做到长循环寿命以实现降成本。考虑这两点,电化学储能领域未来最有前途的技术路线应该是固态化技术嫁接的磷酸铁锂电池技术。

        除了电池技术本身之外,不少受访业内人士认为,锂电池储能系统的优化和技术升级,也是确保安全性的重要方面,在这一领域,国内企业尚有较大提升空间。

        “很多人认为,在储能系统里电池是最关键的,但在我们看来,用好电池同样关键。”中能智慧能源科技(上海)有限公司总经理朱强说。

        在他看来,在对现有主流锂电池技术路线有客观理性认识的基础上,更应该做好系统检测和管控工作。

        “大规模储能电池往往是多个电芯串联或并联在一起的,一个电芯出了问题,难免会波及其他相邻电芯,从而引发事故。我们倡导全电芯检测,但是因为逐个电芯检测成本高,业内对此意见并不统一。”朱强说。

        多位受访业内人士告诉记者,因为每家储能企业的成本控制能力不同,再加上目前在大规模电化学储能领域,检测和安全标准体系仍不健全,一些储能电池系统的安全性究竟怎样仍难准确评估。提升大规模锂电池储能安全水平,需要全行业共同努力。

        来源:新华财经(安娜、张健、李亭)

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