锂电池安全问题亟待解决：六大风险因素解析

欲了解更多中国电池行业的未来发展前景，可以点击查看中研普华产业院研究报告《2023-2028年中国电池行业市场深度全景调研及投资前景分析报告》。

在新能源汽车对传统燃油车的替代趋势基本确定的背景下，锂电池凭借能量密度高、放电功率高、循环寿命长等优势，是目前电动汽车使用的主要动力电池。然而近年来，锂电池热失控导致的安全事故偶有发生，对消费者的生命与财产安全造成了威胁。

为应对锂电池安全性问题，促进我国新能源汽车等战略新兴行业的健康发展，我国公布了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》强制国家标准，该标准自 2021 年开始施行，强制要求锂电池出厂前进行严密的安全测试，包括电芯的 6 项与电池系统的 15 项安全性试验，以确保锂电池的使用安全。

随着强制标准的施行，锂电池安全性门槛明显提升，电池安全性的保障程度将愈发受到生产企业、终端使用者和政府监管部门的重视，而锂电池企业将如何最大程度降低锂电池的安全问题，是锂电池及相关行业面临的挑战。

一、起火风险

锂电池是能量单元，内短路、外短路、热失控都可能引发起火。

锂电池在正常使用条件下是安全的，但如果电池发生过充、短路、碰撞、进水等情况，有起火爆炸的危险。如不能有效控制，甚至会导致电动车整车燃烧，给乘客生命安全带来威胁。

二、爆炸风险

锂电池热失控时，会产品大量可燃气体并导致压力剧增，爆炸风险就来了。以“三星Note7手机爆炸事件”而言，手机爆炸燃烧与其锂电池的设计缺陷有直接关系。三星正是为了提升电池的能量密度、延长续航能力，采用了更薄的隔膜材料，才导致电池的阴极和阳极相接触，发生了电池自燃现象。

三、化学风险

锂电池的电解液有强烈的腐蚀性，电池热失控时会释放出有毒气体，带来化学风险。

锂电池电解液分两种，一种是酸性电解液，一种是碱性，其主要成分前者是硫酸，后者是氢氧化钠，二者都具有强烈的腐蚀性，主要会造成中毒，化学腐蚀，以及人体脏器机械损伤，其危害不言而喻。

锂电池电解液主要是由有机溶剂组成的，比如PC(碳酸丙烯酯)，EC(碳酸乙烯酯)，DMC(碳酸二甲酯)，DEC(碳酸二乙酯)，EMC(碳酸甲乙酯)等等，当然还有其他的一些添加剂。特别是无机盐LiPF6，LiBF4如果遇到水的时候会放出HF，这个是剧毒物质，对人体，特别是骨骼腐蚀性极强。总体地说，其电解液pH值一般在5.5~6.5之间，略显酸性。

四、材料的风险

正极材料的安全隐患：当锂电池包使用不当时，导致电池内部温度的升高，使正极材料会发生活性物质的分解和电解液的氧化。同时，这两种反应能够产生大量的热，从而造成电池温度的进一步上升。不同的脱锂状态对活性物质晶格转变、分解温度和电池的热稳定性影响相差很大。

负极材料的安全隐患：早期使用的负极材料是金属锂，组装的电池在多次充放电后易产生锂枝晶，进而刺破隔膜，导致电池短路、漏液甚至发生爆炸。

五、制造过程中的风险

锂电池包在制造过程中，电极制造、电池装配等过程都会对电池的安全性产生影响。如正极和负极混料、涂布、辊压、裁片或冲切、组装、加注电解液的量、封口、化成等诸道工序的质量控制，无一不影响电池的性能和安全性。

六、隔膜与电解液的风险

锂电池的电解液为锂盐与有机溶剂的混合溶液，其中商用的锂盐为六氟磷酸锂，该材料在高温下易发生热分解，并与微量的水以及有机溶剂之间进行热化学反应，降低电解液的热稳定性。电解液有机溶剂为碳酸酯类，这类溶剂沸点、闪点较低，在高温下容易与锂盐释放PF5的反应，易被氧化。

近年来，锂电池商业化应用快速发展，为应对新能源汽车等终端应用市场对锂电池不断提升的要求，锂电池新兴技术不断涌现，呈现多种技术路线并存的情形。目前，锂电池的技术路线差异主要表现在正极材料体系和封装形式等方面。

一是锂电池的正极材料技术路线存在差异。正极材料是锂电池的重要组成部分，其特性对于电池的能量密度、循环寿命、安全性能等具有重要影响，技术路线主要包括三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂等。电池精密结构件及材料凭借其较强的通用性可广泛用作锂电池的封装或导电材料，一般不受正极材料技术路线的影响。

二是锂电池的封装形式存在差异。封装形式是指单体锂电池的封装结构，不同的封装形式应不同的工艺制程，也对应了不同形态的电池精密结构件。目前，锂电池封装形式技术路线主要包括圆柱、方形、软包三种形式

目前，圆柱、方形和软包三类锂电池特性各有优劣，在全球市场呈“三分天下”的竞争格局，均有较大的市场发展空间。

2020 年 9 月，特斯拉推出了 46800 大圆柱电池方案。与传统的小圆柱电池相比，大圆柱电池技术可降低电池包中电池的数量以及相应的结构件数量，提升能量密度、简化电池管理系系统要求高于方形电池的劣势。

从目前进展来看，2022 年特斯拉已实现 4680 大圆柱电池量产，周产能达到86.8 万颗，约对应 1000 辆 ModelY 的需求。2022 年 9 月，宝马集团宣布从 2025年起在其新车型中使用 46 系列圆柱电芯，并将首批合作伙伴锁定为宁德时代和亿纬锂能。国内外其他知名电池厂商亦在稳步推进 4680 大圆柱电池布局。储能锂电池行业发展潜力巨大，但由于技术、政策、成本等原因，我国储能锂电池市场起步相对较晚。目前，我国储能锂电池主要用于通信基站、用户侧削峰填谷、离网电站、微电网、轨道交通等，部分还出口东南亚、欧美、澳大利亚等市场。