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10 月 22 日，四川省住建廳在新修訂的《四川省物業(yè)管理條例》中，將“電動車禁入電梯"寫進四川地方立法，違者處 500 元以下罰款，《條例》將于 2022 年 5 月 1 日起施行。

11 月 1 日起，《南京市電梯安全條例》正式實施。南京禁止電動車進入乘客電梯，進入者可罰款，高至 1000 元。

從安全事故發(fā)生到地方政府立法禁止，僅過去數(shù)月。如此快速的舉措，反映出整個社會對鋰電池安全的擔(dān)憂。

影響鋰電池安全的因素

清華大學(xué)-核能與新能源技術(shù)研究院的研究人員將鋰電池安全性失效的原因歸納為如下 6 類：

鋰離子電池發(fā)生安全性事故的主要原因

1. 熱穩(wěn)定性

鋰離子電池安全事故大多以熱失控方式發(fā)生，其基本特征是：大多由最初的內(nèi)短路產(chǎn)生熱量，由于電池的導(dǎo)熱性較差，熱量積累推高電池的溫度，當(dāng)溫度升高至引發(fā)電池內(nèi)部的鏈?zhǔn)交瘜W(xué)反應(yīng)時，電池溫升將逐漸加速，直至電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)放熱量極大，任何散熱手段都無法阻止電池溫升，即電池發(fā)生熱失控。

2. 金屬異物

在《鋰離子電池正極材料的質(zhì)量管理》中指出，鋰離子電池的性能與正極材料的質(zhì)量息息相關(guān)，當(dāng)正極材料中存在鐵（Fe）、銅（Cu）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鋅（Zn）、銀（Ag）等金屬雜質(zhì)時，這些金屬會先在正極氧化再到負(fù)極還原，當(dāng)負(fù)極處的金屬單質(zhì)累積到一定程度，其沉積金屬堅硬的棱角就會刺穿隔膜，造成電池自放電。

金屬異物刺穿隔膜示意圖

掃描電鏡下的各類金屬異物

3. 負(fù)極析鋰

負(fù)極析鋰也被認(rèn)為是引發(fā)鋰離子電池安全性的可能原因。在大倍率充電、低溫充電，或者是電池制造中的涂布偏差等均可能導(dǎo)致負(fù)極中析出金屬鋰，由于金屬鋰反應(yīng)活性強、容易反應(yīng)產(chǎn)熱，使得電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件閾值降低，即電池安全性降低。

析鋰導(dǎo)致電池短路的示意圖

掃描電鏡下觀察到的鋰枝晶

4. 隔膜瑕疵

隔膜瑕疵是過去被常常忽略的問題。隔膜微孔的均勻性是很難通過產(chǎn)品質(zhì)量確認(rèn)的，大部分均通過電池企業(yè)的電池成品率來確認(rèn)。例如：一個微孔被堵是很難被檢測出來的，但是局部隔膜孔被“堵"（也可以是局部阻抗增大）可能導(dǎo)致局部鋰金屬析出，引發(fā)安全事故。

掃描電鏡下的隔膜（左：納米微孔特征；右：宏觀空洞缺陷及異物）

5. 極片變形/微短路

電池受到外界劇烈撞擊，或者正負(fù)極片放置不當(dāng)造成極片接觸短路，或正極片接觸等。

掃描電鏡下的極片（左：截面；右：表面）

6. 設(shè)計/制造缺陷

設(shè)計/制造過程中引入的缺陷或瑕疵比較多，例如：切片產(chǎn)生的毛刺可能導(dǎo)致內(nèi)短路，由于涂布誤差導(dǎo)致正負(fù)極局部容量配備失衡引起的鋰析出，由于卷繞電芯的掉粉導(dǎo)致的內(nèi)短路，由于制造偏差導(dǎo)致的極片邊緣正負(fù)極短路，由于極耳焊接導(dǎo)致隔膜局部收縮引發(fā)內(nèi)短路等，這些問題均可以通過過程檢測在生產(chǎn)制造過程發(fā)現(xiàn)，是可以被消除的安全隱患。

預(yù)防鋰電池安全事故 - 對鋰電池廠家而言

1. 加強檢測與管控

在最新的國家標(biāo)準(zhǔn)《鋰離子電池正極材料檢測方法 磁性異物含量和殘余堿含量的測定》（征求意見稿）中，將掃描電鏡檢測金屬異物的方法寫入國家標(biāo)準(zhǔn)。

飛納臺式掃描電鏡 ParticleX 全自動清潔度分析系統(tǒng)，可以全自動對正負(fù)極、漿料、環(huán)境中的金屬異物進行識別 / 分析 / 統(tǒng)計。（延伸閱讀??：鋰電行業(yè)都在關(guān)注丨電池材料清潔度檢測新方案）

2. 進行工藝改進

鑒于熱失控的本質(zhì)是電池內(nèi)部各種材料間的化學(xué)反應(yīng)，因此，通過改進電池材料的熱穩(wěn)定性，例如正極材料包覆，可以提升鋰離子電池的安全性，降低安全性事故的破壞性。（下一期我們將為大家詳細(xì)介紹 ForgeNano 在鋰電池材料改性生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用）

預(yù)防鋰電池安全事故 - 對個人消費者而言

此前天津消防曾科普過，電動車在四種情況下很容易發(fā)生自燃：

1. 線路破損

2. 擅自改裝

3. 超出使用年限

4. 線路短路

個人消費者應(yīng)對照以上 4 點進行排查。