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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憂。

影響鋰電池安全的因素

清華大學-核能與新能源技術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，由于電池的導熱性較差，熱量積累推高電池的溫度，當溫度升高至引發(fā)電池內(nèi)部的鏈式化學反應時，電池溫升將逐漸加速，直至電池內(nèi)化學反應放熱量極大，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，當正極材料中存在鐵（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極還原，當負極處的金屬單質(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. 負極析鋰

負極析鋰也被認為是引發(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致負極中析出金屬鋰，由于金屬鋰反應活性強、容易反應產(chǎn)熱，使得電池內(nèi)化學反應發(fā)生的條件閾值降低，即電池安全性降低。

析鋰導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)量確認的，大部分均通過電池企業(yè)的電池成品率來確認。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，或者正負極片放置不當造成極片接觸短路，或正極片接觸等。

掃描電鏡下的極片（左：截面；右：表面）

6. 設計/制造缺陷

設計/制造過程中引入的缺陷或瑕疵比較多，例如：切片產(chǎn)生的毛刺可能導致內(nèi)短路，由于涂布誤差導致正負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致的內(nèi)短路，由于制造偏差導致的極片邊緣正負極短路，由于極耳焊接導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

在最新的國家標準《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準。

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反應，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介紹 ForgeNano 在鋰電池材料改性生產(chǎn)工藝中的應用）

預防鋰電池安全事故 - 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

個人消費者應對照以上 4 點進行排查。