隨著我國“雙碳”相關工作的推進，以及新能源汽車產銷量的飆升，2021年的鋰電池板塊“火了”。在鋰電池產業(yè)快速發(fā)展的同時，不時曝出的相關事故也引發(fā)人們的擔憂。未來，鋰電池儲能應如何在確保安全的前提下提升經濟性?業(yè)內人士指出，儲能安全是個系統(tǒng)工程，一些企業(yè)的相關技術嘗試已取得較大突破。

鋰電池安全隱憂仍存

藍牙耳機、電子煙、手機、筆記本電腦、送餐機器人、兩輪電動車、乘用車、儲能電站……這只是贛鋒鋰電科技股份有限公司產品清單上部分產品的應用范圍。

“如今在用戶側，儲能‘鋰電池化’是一種趨勢。相比鉛酸、鎳氫電池，鋰電池環(huán)境兼容性強、污染較低、性價比較高，優(yōu)勢突出，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家許曉雄說。

伴隨著鋰電池的迅速推廣，一些安全隱患也逐漸浮出水面，特別是在電動車、儲能電站等較大容量的鋰電池應用領域。

2021年12月21日提請審議的全國人大常委會執(zhí)法檢查組關于檢查消防法實施情況的報告指出，2021年1月至10月，全國發(fā)生電動自行車及其電池故障引發(fā)的火災共1.4萬余起，死亡41人，受傷157人。根據這份報告，電動自行車、新能源汽車、鋰電等儲能設備火災爆炸事故呈增長態(tài)勢。

據中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會統(tǒng)計，在當前的國內電化學儲能市場，磷酸鐵鋰電池占比近90%，是主流技術路線，也是商業(yè)化進程最快的技術之一。

記者調查了解到，單就安全性而言，磷酸鐵鋰電池技術在業(yè)內的口碑頗高。在電化學儲能領域，磷酸鐵鋰電池是現(xiàn)階段國內大規(guī)模儲能電站的首選。

“磷酸鐵鋰的橄欖石結構中氧氣很難析出，鐵離子氧化能力不強，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)定性和結構穩(wěn)定性是目前所有正極材料中最高的。”中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會秘書長劉勇說，在當前我國主流的鋰電池技術路線中，磷酸鐵鋰電池的安全穩(wěn)定性高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小、性價比高等優(yōu)勢都比較明顯。

“在電化學儲能領域，磷酸鐵鋰是比較靠譜的技術路徑。我們做的所有儲能項目都是用磷酸鐵鋰電池。”中能智慧能源科技(上海)有限公司總經理朱強說。

儲能安全是系統(tǒng)工程

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

“從專業(yè)的角度來分析，電池內部發(fā)生短路的原因有很多種，比如，鋰電池本身可能在制造過程中有些小瑕疵，會形成短路;在使用過程中，出現(xiàn)了撞擊、過充或者過放，也可能導致短路。”湖北億緯動力有限公司儲能銷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安全，磷酸鐵鋰納米級顆粒較小，采用碳包覆工藝，粘結劑對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)過程中，存在納米顆粒脫離造成電池內部微短路的可能性;此外，電池熱失控時，有機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)電解質電池，電池破損后，遇水與電解液反應后會生成劇毒的氟化氫，燃燒以后還會排放二氧化硫、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。

廣州智光儲能科技有限公司董事長姜新宇等多位受訪業(yè)內人士則認為，應該理性看待鋰電池的安全性問題。即便是燃油車也有起火爆炸的風險，電化學儲能作為一種基于化學反應原理的技術，很難做到絕對安全，但這不一定影響人們的安全使用。關鍵是要將它的不穩(wěn)定、不可控的安全風險降到足夠低，將事故影響控制在人們可接受的范圍內。

開啟安全發(fā)展新藍海

應如何最大程度降低技術的固有安全性隱患、提升鋰電池系統(tǒng)的整體安全水平呢?產業(yè)痛點背后往往也深藏巨大商機。

記者調查了解到，為了解決傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的安全問題，國內企業(yè)做了不少技術探索。其中，在鋰電池賽道內，一些企業(yè)用固態(tài)電解質逐步取代液態(tài)電解質的技術嘗試已取得較大突破。

在工信部公示的《道路機動車輛生產企業(yè)及產品公告》(第351批)中，東風汽車申報的一款純電動轎車E70搭載了混合固液電解質鋰電池，由江西贛鋒鋰電科技股份有限公司供應。

“在乘用車領域，從2022年開始，我們的混合固液電解質鋰電池將逐步進入市場。”許曉雄說，“事實上，不只在乘用車領域，現(xiàn)在我們的‘固態(tài)+’鋰電池技術正在向多個方向滲透，在手機電池、兩輪車電池、筆記本電腦電池、移動儲能電池等領域都有涉及。”

在許曉雄看來，安全是鋰電池產業(yè)發(fā)展的前提，亦是生命線。在守好這個生命線的前提下，動力鋰電池的目標就是要做高能量密度;儲能鋰電池就是要做到長循環(huán)壽命以實現(xiàn)降成本?？紤]到這兩點，電化學儲能領域未來最有前途的技術路線應該是固態(tài)化技術嫁接的磷酸鐵鋰電池技術。

除了電池技術本身之外，不少受訪業(yè)內人士認為，鋰電池儲能系統(tǒng)的優(yōu)化和技術升級，也是確保安全性的重要方面，在這一領域，國內企業(yè)尚有較大提升空間。

“很多人認為，在儲能系統(tǒng)里電池是最關鍵的;但在我們看來，用好電池同樣關鍵。”中能智慧能源科技(上海)有限公司總經理朱強說。

在朱強看來，在對現(xiàn)有主流鋰電池技術路線有客觀理性認識的基礎上，更應該做好系統(tǒng)檢測和管控工作。

“大規(guī)模儲能電池往往是多個電芯串聯(lián)或并聯(lián)在一起的，一個電芯出了問題，難免會波及其他相鄰電芯，從而引發(fā)事故。我們倡導全電芯檢測，但是逐個電芯檢測成本高，因此業(yè)內對此意見并不統(tǒng)一。”朱強說。

多位受訪業(yè)內人士告訴記者，由于每家儲能企業(yè)的成本控制能力不同，再加上目前在大規(guī)模電化學儲能領域，檢測和安全標準體系仍不健全，一些儲能電池系統(tǒng)的安全性水平仍難準確評估。提升大規(guī)模鋰電池儲能安全水平，需要全行業(yè)共同努力。

關鍵詞： 雙碳目標 鋰電池 儲能安全 相關技術突破