建立新的鋰離子電池應用思維，才能為安全生活把關......

鋰離子電池應用早已無形滲透在日常生活中，小到可攜式的電子產品如耳機、手機、移動電源，大到交通運輸工具如電動汽車等的大小鋰離子電池，可謂新型態的鋰生活已正式來臨！

然而，鋰離子電池的安全狀況不斷，盡管透過安全標準的要求可以大幅降低電池安全的問題，但要達到完全杜絕鋰離子電池起火仍是非常困難！

鋰離子電池的失效風險：熱失控

鋰離子電池為何危險？從鋰離子電池的基本運行原理中就可窺知一二。市面上絕大部分鋰離子電池的重要成分除了正負極材料外，還有電解液與隔離膜。這些材料與結構的特殊組合造成了鋰離子能在電池正負極中來回，形成充電與放電的用途。然而這些材料本身在高溫下具有不穩定的特性，一旦遇到內短路或是其他情況引起的高溫，就可以分解出構成燃燒的要件：氧與可燃物。若是這樣出現的熱無法散去，就會在電池內部持續循環加速反應，出現所謂的熱失控，顧名思義就表示了這樣的失效無法控制，相當危險。

隨著鋰離子電池的應用層面廣，安全疑慮也因此擴大。一般手機僅使用了單顆電池，但電動汽車、儲能系統等應用，動輒使用上千顆、上萬顆，倘若一顆失效，就可能發生像是放鞭炮相同的連鎖效應，一個接著一個，造成嚴重的傷害與損失。

因此，UL研發技術總監王凱魯提醒，千萬不可以假設鋰離子電池一定是沒有問題的，要使用鋰離子電池，就必須了解它有一定的失效風險。而鋰離子電池的用料、結構、系統設計絕對會影響熱失控發生時的嚴重性。

電池失效案例與原因

UL以三星Note7起火與波音787飛安事件的電池失效調查發現為例，剖析電池失效事故的原因。

三星Note7電池問題，重要是來自兩家不同的電池供貨商在制程品管上分別發生問題。其一是在電池組裝過程中，鋰離子電池角落受壓力變形，造成隔離膜無法有效阻隔正負極，而出現內部短路；另一則是鋰離子電池極耳的超音波焊點突出部位未貼上絕緣膠帶，造成內部短路起火，導致產品全面下架回收。

而波音787的鋰離子電池則是由于鉚釘的設計，受到飛機引擎與起降等震動使其接觸不良，在高電流下使得局部發熱造成隔離膜融化，同時系統設計未考慮電芯間泄壓閥與失效熱傳遞的影響，造成2013年在一個月內發生兩起的飛安事件。

總觀而言，UL提出鋰離子電池會出問題的真正原因有二，一是在設計產品時，把電池當成了一般組件使用，但不同于以前的傳統電池，鋰離子電池本身存在不可抗的熱失控問題必須被徹底了解，電池的質量也須進行嚴格控管；另亦沒有考慮到什么樣的環境下使用才安全，做出最適當的要求；二則是沒有對電池失效做出最壞情況的打算，忽略了失效所可能出現的風險與嚴重性。

經深入分析后，這兩個案例也開始重新思考看待鋰離子電池的方式。三星從加強質量管控下手，也徹底去評估電池安全范圍與失效后的損害。而波音則接受了電池會熱失控的現實，從系統端著手改善，利用設計去緩解電池熱失控后的失效蔓延。

鋰離子電池安全應用新思維

鋰離子電池確實存在不可控的潛在危險！因此，UL呼吁關于鋰離子電池的安全要有新的思維模式，若要應用鋰離子電池在產品上，就必須認清現實，鋰離子電池一定有安全風險，不能當作一般組件使用，要懂得如何要求電池的安全性，一方面從質量把關著手，降低出問題的機率，一方面從設計著手，充分了解電池的特性，考慮安全使用范圍，并思考可能失效的方式與嚴重程度，將緩解失效的模式設計出來，降低電池失效的嚴重性。

此外，UL認為預測失效相當重要，王博士重申，電池系統的失效模式應該是被設計出來的，完善的失效模式設計可以降低傷害的嚴重性。波音787的新電池設計就是最好的例子，將出現熱失控的熱能透過導管排到機身外，降低失效的嚴重性，有效控制失效后的損害。

電池安全標準新趨勢

UL今年推出最新版針對儲能系統的UL9540A測試方法標準，由于鋰離子電池是目前儲能系統的首選，隨著美國紐約地區核能電廠陸續退役，為緩解電力需求，開始規畫于大樓內自建儲能系統，但因鋰離子電池本身存在不可控的失效問題，因此不同于以往，推出新的測試方法，并從考慮最壞的情況出發，直接評估儲能電池在熱失控起火后的燃燒情況，在安裝儲能系統時，由系統廠商供應給當地消防人員，藉此了解該儲能電池系統在熱失控下的火災特性，進而供應消防系統設計出應對方法的依據。

從基本的電池芯標準ANSI/UL1642、電池組標準ANSI/UL2054，延伸到發展各領域如移動電源、平衡車、電動汽車、儲能對應標準。在儲能領域，從第一代固定電池組標準ANSI/CANUL1973、到全球第一本儲能系統標準ANSI/CANUL9540，以及最新出版的UL9540A測試方法。面對鋰離子電池，UL也以新思維因應，要求了解鋰離子電池的應用特性，提出層層防護的安全要求。

王凱魯并以特種業者舉例，關于貨機機師來說，相較于單顆引擎的故障，更怕貨艙傳出的失火警報！不僅要考慮到機上消防設備有可能不足以應付的火勢，更要考慮到迫降及排泄燃油關于環境的問題。因此特種業者關于鋰離子電池的飛安新思維也轉向了解熱失效的燃燒狀況，提出相對應的消防設計與防護應對。

建立鋰離子電池安全使用共識

鋰離子電池確確實實存在的安全問題。除了制造商必須認清及防范使用鋰離子電池可能帶來的安全風險外，一般消費大眾也同樣有責任，必須正視鋰離子電池的危險，了解如何安全使用，像是搭乘飛機，就必須遵守將鋰離子電池產品置放在隨身手提行李中，以減少飛安問題的出現。也因此，唯有每一個人都有安全共識，才能降低鋰離子電池發生意外帶來的傷害。