● 什麼是鋰電池?

鋰電池是一種充電電池,其中鋰是主要的正極材料。它是一種輕 量、高能量密度和長壽命的電池技術,被廣泛應用於手機、電動汽 車、電子設備等領域。根據美國能源部的說法:「鋰電池是由一個正極、一個負極、一個 隔離板、一個電解液和兩個電流器(正負極)組成的。正極和負極 的作用是儲存鋰。電解液將帶正電荷的鋰離子從陽極帶到負極,反 之亦然。鋰離子的運動在陽極中產生自由電子,在正電流收集器處 產生電荷。然後,電流從收集電器通過一個被供電的設備(手機、 電腦等)流向負電流收集器。隔離板會封鎖電池內的電子流動。」
鋰電池是什麼


● 鋰電池的應用有哪些?

鋰電池廣泛應用於移動電子設備,如手機、平板電腦,以及筆記型 電腦。同時,它也是電動汽車的主要能源來源,因為它能夠提供高 能量密度和較長的續航里程。此外,鋰電池還在太陽能儲能系統、 無人機和許多其他應用領域中得到廣泛採用。


● 鋰電池存在哪些挑戰?

雖然鋰電池具有許多優點,但也存在一些挑戰。其中之一是安全性 問題,由於鋰的高反應性,可能導致電池過熱、起火或爆炸。近期 多起電動汽車起火爆炸事件再次將動力電池的安全性問題推上了風 口浪尖,工研院所長彭裕民指出,鋰電池的安全問題主要來自於電 池內部溫度升高,包括電池不當加熱、過度充電、正負極材料接觸 造成短路,都會造成鋰電池內部溫度升高。

● 什麼原因會造成鋰電池起火?

鋰電池從上市到現在已經發展幾十年了,目前市面上的大部分手機內置的也是鋰電池,儘管發展幾十年,但鋰電池仍不能保證百分百安全,在某些特定環境下,甚至會發生爆炸。這是因為鋰離子電池容易發生熱失控,當阻擋電池中電子流動的隔離板失效時,陽極和陰極直接接觸,就會發生這種情況。依內政部消防署統計,全國自2020年1至5月已發生32起鋰電池火災,大至儲能站、儲能櫃,小至行動電源,而下列幾點為鋰電池爆炸起火的原因:
  1. 鋰電池負極容量不足
    當鋰電池正極部位的負極部位容量不足時,充電時所產生的鋰原子無法插入負極石墨的間層結構中,會沉澱在負極的表面,形成結晶。在鋰電池中長期形成結晶會導致短路,這時電芯急劇放電,會產生大量的熱,燒壞隔膜。高溫會使電解液分解成氣體,當壓力過大時,電芯就會爆炸。
  2. 水分含量過高
    充電時,水分和鋰發生反應,生成氧化鋰,使電芯的容量損壞。水分的分解電壓較低,充電時很容易分解生成氣體,當這一系列生成的氣體會使電芯的內部壓力增大,當電芯的外殼無法承受時,電芯就會爆炸。
  3. 內部短路
    內部電芯短路造成大電流放電,產生大量的熱,燒壞隔膜,而造成更大的短路現象,會使電解液分解成氣體,內部壓力過大,電芯就會爆炸。
  4. 鋰電池過充
    電芯過充電時,正極的鋰過度放出會使正極的結構發生變化,而放出的鋰過多也容易無法插入負極中,也容易造成負極表面結晶鋰,而且,當電壓達到4.5V以上時,電解液會分解生產大量的氣體,所以上面種種狀況均可能造成爆炸。
  5. 外部短路
    外部短路可能由於正負極接錯所導致,由於外部短路,電池放電電流很大,會使電芯的發熱,高溫會使電芯內部的隔膜收縮或完全損壞,內部短路造成鋰電池爆炸。
鋰電池安全問題確實存在,除了製造商必須認清及防範使用鋰電池可能帶來的安全風險外,一般消費大眾也同樣有責任,必須正視鋰電池的危險,了解鋰電池的燃燒特性,才能避免發生意外。

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