完全杜絕鋰電池起火「非常難」，降低熱失控機率和設計「失效模式」才是關鍵
鋰電池發展至今已經被應用到了各種電子裝置上，尤其智慧型手機大行其道之後，幾乎每個角落都看得見鋰電池的蹤影，但是，隨之而來的安全性問題，卻也是層出不窮。例如先前的三星 Note 7，甚至是用於夢幻客機波音 787 上的鋰電池，都曾出現過爆炸、起火的事件，鋰電池究竟為什麼會失效呢？
產品安全認證機構 UL 日前進行〈發現安全專題講座〉，從事件案例、原因剖析、預測問題到預防風險四個面向，探討分析鋰電池的失效問題。
主講人 UL 研發技術總監王凱魯博士，首先用轟動一時的三星 Note 7 電池起火案進行舉例；他表示，根據 UL 實驗室對三星 Note 7 電池的一連串分析與追蹤，發現該產品的兩間電池供應商，分別在電池上擁有不同程度的設計失誤，最終都導致「熱失控」而起火。
王凱魯博士說，三星 Note 7 的電池供應商 A，因為在電池於組裝過程中，在機體角落受到壓力變形，進而造成內部短路產生高熱，進而發生起火；另一個電池供應商 B，則因為超音波焊點突出，以及絕緣膠帶未貼兩個失誤，導致電池發生熱失控。
三星 Note 7 的案例顯示了鋰電池會起火主要原因：「熱」。王凱魯博士指出，鋰電池在運作時，內部不停發生化學反應，進而出現放熱現象，溫度升高會加速反應，產生更多燃料；一旦熱無法對外釋放，進而形成熱失控，最終就會導致電池中的電解液起火。
王凱魯博士強調，鋰電池的熱失控是「原罪」，也是鋰電池在設計上的根本問題，要完全杜絕起火「非常難」。
▲ UL 研發技術總監王凱魯博士
另一個熱失控的例子，則是夢幻客機波音 787 內部的鋰電池，2013 年該機型共出現兩起安全事故，都與鋰電池有關。追究原因，一是鉚釘設計不良，缺少墊片導致變形，進而造成在高電流下，電池會局部發熱，進而產生熱失控；二是該電池系統沒有做到「失效模式」的考量，才導致事故發生。
所謂「失效模式」，即是指廠商在體認到「鋰電池有危險性」的狀況下，預先設想電池失效時的情況，並提前做好應對處理。
王凱魯博士以波音在發生事故後，所進行的改進來舉例；他說，波音重新設計了電池的整體型態，並且於機體上設計了開口，一旦鋰電池在航程中失效，就可以將噴出的化學液體排出機外，達到不影響飛航安全的目的，讓班機順利降落後再進行處理。
三星同樣也在 Note 7 事件後提出改善做法，他們全面加強了的電池與電池製造商的品質控管，重新評估電池安全的標準與失效後的損害，這讓三星在之後的產品中，基本上沒有類似的事件發生。
王凱魯博士總結了以上兩個例子，提出 UL 對鋰電池科技的看法，即是製造商與消費者都必須「認清現實」，理解鋰電池有一定的安全風險存在，而且要把電池當成「非一般元件」特殊對待，高標準要求電池的安全性。
其次，王凱魯博士建議製造商要設計完善的「失效模式」，先為電池可能的起火狀況進行設想，有系統的層層把關，緩解可能造成的損害。
UL 也為鋰電池未來將廣泛應用的儲能系統，訂出了 UL 9540A 測試方法標準，評估儲能電池在熱失控的狀況下燃燒的情況，提供消防系統設計出應對方法的依據，並且從最壞的情況為出發點，為大眾的安全性進行把關。
王凱魯博士也對鋰電池的未來提出看法，他認為固態電解質可能是鋰電池提升安全的其中的一個方案，因為液態的電解液無法阻止連鎖反應發生，但固態電解質及時阻止，避免已經失效的電池造成的傷害繼續擴大。
首圖來源：Business Insider