安全

风险和副作用
低估了锂离子电池的危险

2018年7月3日

作者:Hans-Jörg Hübner代表GFG气体检测英国有限公司

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与传统电池和可充电电池相比,锂电池具有高能量密度和低自放电率的优点。实际上,操作人员的失误和设计缺陷经常导致爆炸和火灾,造成人员受伤和财产损失。避免使用这种有争议且高度易燃的电池类型不是更好吗?尤其是在有潜在爆炸环境的地区。

锂离子电池最近受到了人们的密切关注,因为它们有可能引发火灾。美国电脑制造商戴尔(Dell)召回了数百万块含有索尼(Sony)生产的锂电池的笔记本电脑电池。2000年,在人们知道锂离子电池可能突然着火之后,他们更换了大约2.7万个笔记本电池。
2013年初,波音公司报告了两起与锂电池有关的令人担忧的事件。在波士顿装载梦想飞机时,清洁人员发现电池起火。就在几天后,一架日本国内航班的飞行员在高松机场紧急降落。电路板系统显示电池问题以及烟雾发展。最后,波音公司通过钢装甲外壳和钛排气管道避免了危险,这样电池火灾就不会蔓延到整个飞机。
特斯拉汽车在美国的生产也存在一些问题。在印第安纳波利斯,一辆特斯拉S高速撞到了树上。电力储存点火,整个车辆烧毁。

危及生命的情况

笔记本电脑、平板电脑、个人电脑、手机和智能手机一次又一次地成为人们谈论的焦点,故障和事故会造成危及生命的情况。在电池起火后,三星使出了浑身解数。首先,它停止了生产,后来又宣布停产Galaxy Note 7,这是智能手机行业前所未有的惨败,也是锂电池一连串事件中的最新负面事件:当客户报告电池过热时,霍尼韦尔集团停止了两款便携式多气体检测设备的生产和交付,作为预防措施。该集团宣布,购买和调度锁将暂时保留。
国际民用航空组织(ICAO)也认为,锂离子电池会危及人类、机器和环境的安全。自2016年4月起,禁止在客机货舱运输锂离子电池。该决定的背景是对电池引起火灾危险的合理担忧。事实上,国际民航组织已经采取了与波音公司相同的立场,2015年,飞机制造商要求其客户不再运输任何大容量的锂离子电池。
每年有20亿个芯片被内置到电子设备中。自从锂电池在20世纪90年代中期上市以来。在很长一段时间里,这种技术被认为是电池工业的标志性发明,因为它们没有受到记忆效应问题的影响,即由于频繁的局部放电而导致的容量损失。今天,我们知道:多年来,这种电池技术的风险一直被低估,甚至被忽视。现在,大量的事故和事件已经引起了公众的警觉。锂离子电池由几十层金属箔涂层组成。正负两层由分离器隔开,即极薄的保护层。如果这层保护层因过热而破裂,储存的能量可以不受控制地释放出来。电池燃烧殆尽,甚至可能爆炸。电池越大,化学反应越强烈。 The battery size of a mobile phone is already sufficient to form flames. In addition toxic gases are released which may yet be lethal. A film made by the Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung (IFS) (= Institute for Risk Management and Damage Research) in Kiel shows conclusively that lithium batteries are energy stores which might catch fire easily and recommends the installation of smoke detectors anywhere where lithium batteries are being loaded.
不仅处理和使用这些电池有潜在的危险,储存这些电池也有其风险。对于传统电池:
美国国家消防协会(NFPA)对锂离子电池的大容量存储进行了研究。他们得出的结论是,由于易燃的电解质液体,锂离子电池产生了几种特殊的火灾隐患。在发生火灾时,圆柱形锂离子电池和聚合物电池的性能与传统电池不同。
电池专家意识到锂离子电池的缺点:“它们对环境影响的反应比其他类型的电池更敏感。在低于冰点的温度下,锂聚合物电池内部的电阻非常高,以至于它只能发射很少甚至没有充电电压。这样,只有当电池具有一定的工作温度时,设备才能不受限制地再次运行。”
锂是高活性的,它对刺激有反应,很难控制。环境温度高、充电电压过高、短路、甚至过大的应变等影响都会引起电池的放热反应。

镍氢电池更安全

由于已经讨论过的重大安全问题,锂离子技术绝对是Gesellschaft für Gerätebau (GfG)的禁忌。这家全球知名的气体探测设备制造商只使用镍氢电池。根据GfG的电池技术专家的说法,这些电池比含有锂技术的电池安全得多。它们还提供了足够长的使用寿命和可靠的能量输出,而不会产生在爆炸性气体存在的区域放置含锂电池的风险。
GfG的经理Hans-Jörg Hübner想知道为什么外部专家和检查机构仍然批准锂离子技术,考虑到已知的风险和电池行业需要的重新评估。总部位于多特蒙德的传统公司需要安全的设备和指令,这些设备和指令针对电池的安全技术,需要可靠的框架条件、技术和国际标准。Hans-Jörg Hübner警告说,含有锂的电池不能用于潜在爆炸环境或安全相关领域。可靠的能源技术——加上持续的质量控制——将是生存所必需的。
电池的能量密度,即使它将是非常可取的,不能以任何方式增加。即使今天的技术看起来非常先进,期待电池行业有任何神奇的解决方案也是错误的。然而,具有高比容量、良好循环性能、低自卸载倾向和高安全措施的电池系统将被视为核心因素,也将在未来的电池技术中发挥主导作用。

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