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，今年的鋰電池板塊“火了”。截至12月28日，萬得鋰電池指數（884039）收報于10771.57點，年內漲幅近84%。在鋰電池產業快速發展的同時，不時曝出的相關事故，也引發了人們的擔憂。未來“鋰電池”儲能應如何在確保安全的前提下提升經濟性？記者就此展開調研。

 

“鋰電池”儲能安全隱憂仍存

 

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，已足以勾勒出現代人的生活方式，從中也可看出鋰電池在人們生活中的分量。

 

“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，鋰電池環境兼容性強，污染較低、性價比較高，優勢突出。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。

 

12月21日提請審議的全國人大常委會執法檢查組關于檢查消防法實施情況的報告指出，今年1月至10月，全國發生電動自行車及其電池故障引發的火災共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勢。

 

其中，對業內影響最大的當屬“4·16”北京大紅門儲能電站起火爆炸事故。今年4月16日，位于北京豐臺區永外大紅門西馬場甲14號的北京福威斯油氣技術有限公司光儲充一體化項目發生火災爆炸，事故造成1人遇難、2名消防員犧牲、1名消防員受傷，火災直接財產損失1660.81萬元。根據近日發布的事故相關調查報告，電池起火直接原因是磷酸鐵鋰電池發生內短路故障。

 

據中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會統計，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內的口碑頗高。在電化學儲能領域，磷酸鐵鋰電池是現階段國內大規模儲能電站的首選。

 

“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鍵穩固，在200到400攝氏度的時候基本不發生分解，因此其熱穩定性和結構穩定型是目前所有正極材料中最高的。”中國化學與物理電源行業協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定性高、循環壽命長、環境污染小、性價比高等優勢都比較明顯。

 

“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。

 

儲能安全是個系統工程

 

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

 

進一步審視“4·16”北京大紅門事故，記者注意到，調查報告顯示的事故直接原因包括兩個方面：一是磷酸鐵鋰電池發生內短路故障，引發電池熱失控起火；二是事故產生的易燃易爆組分擴散，與空氣混合形成爆炸性氣體，遇電氣火花發生爆炸。項目所用電池均提供有電池檢測材料；項目在事發區域多次發生電池組漏液、發熱冒煙等問題，但未完全排除安全隱患；事發南北樓之間室外地下電纜溝兩端未進行有效分隔、封堵；未按照場所實際風險制定事故應急處置預案；最終認定為安全責任事故。

 

“從調查報告來看，可以說起火是由于電池內部問題引發的，但誘發電池內部短路進而熱失控的原因較多，不能簡單歸結為電池質量問題。”劉勇說，儲能系統的布局、運維、消防和安全管理等方面也需要給予足夠的重視，電池性能監控和異常狀態的反饋處理、及時且有效的消防措施、起火后的易燃易爆氣體擴散防范等，均可以防止事故的發生，防止事故造成嚴重后果。

 

“從專業的角度來分析，電池內部發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。

 

雖然不能認定為本次事故是電池質量問題，但電池質量和本體安全性是儲能系統安全運行的根本。

 

“材料體系的穩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過程中，存在納米顆粒脫離造成電池的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。

 

“傳統的磷酸鐵鋰電池都是液態電解質電池，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。

 

“固態+”或開啟“鋰電池”安全發展新藍海

 

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

 

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

 

在近日工信部公示的《道路機動車輛生產企業及產品公告》（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。在業內人士看來，這意味著贛鋒鋰電的半固態電池即將進入量產裝車階段。

 

“在乘用車領域，從明年開始，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，不只是在乘用車領域，現在我們的‘固態+’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。”

 

在他看來，安全是鋰電池產業發展的前提，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壽命以實現降成本。考慮這兩點，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，不少受訪業內人士認為，鋰電池儲能系統的優化和技術升級，也是確保安全性的重要方面，在這一領域，國內企業尚有較大提升空間。

 

“很多人認為，在儲能系統里電池是最關鍵的，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。

 

在他看來，在對現有主流鋰電池技術路線有客觀理性認識的基礎上，更應該做好系統檢測和管控工作。

 

“大規模儲能電池往往是多個電芯串聯或并聯在一起的，一個電芯出了問題，難免會波及其他相鄰電芯，從而引發事故。我們倡導全電芯檢測，但是因為逐個電芯檢測成本高，業內對此意見并不統一。”朱強說。

 

多位受訪業內人士告訴記者，因為每家儲能企業的成本控制能力不同，再加上目前在大規模電化學儲能領域，檢測和安全標準體系仍不健全，一些儲能電池系統的安全性究竟怎樣仍難準確評估。提升大規模鋰電池儲能安全水平，需要全行業共同努力。