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”。在鋰電池產業快速發展的同時，不時曝出的相關事故也引發人們的擔憂。未來，鋰電池儲能應如何在確保安全的前提下提升經濟性？業內人士指出，儲能安全是個系統工程，一些企業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。
2021年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，2021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。
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至400攝氏度之間基本不發生分解，因此其熱穩定性和結構穩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？
“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。
“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。
開啟安全發展新藍海
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。”
在許曉雄看來，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。
在朱強看來，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，但是逐個電芯檢測成本高，因此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，由于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水平仍難準確評估。提升大規模鋰電池儲能安全水平，需要全行業共同努力。安娜 張健 李亭
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