鋰電池（LIB）因自身缺陷發(fā)生事故的概率極低。在2009年3月于美國佛羅里達州舉辦的電池國際學(xué)會“26th International Battery Seminar & Exhibit”上，美國桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratory，SNL）宣布電池自身引發(fā)事故的概率在1ppm以下。而從事電池安全對策的美國TIAX LLC則表示事故概率在0.2～0.5ppm之間，超過了品質(zhì)管理方法“六西格瑪（6σ）”的管理極限。

1ppm的概率極低，可以稱之為稀有現(xiàn)象。在美國1年內(nèi)死于雷擊的概率約為1ppm。在日本買彩票中頭獎的概率為0.1ppm。也就是說，LIB因自身缺陷發(fā)生事故的概率略高于中頭獎，與雷擊死亡基本相同。這是因為LIB采取了多重的安全對策。

然而，LIB實際發(fā)生事故的概率卻遠遠高于ppm的數(shù)量級。這是因為大多數(shù)事故并不是電池自身缺陷引起的，而是外在因素導(dǎo)致。在前面提到的學(xué)會上，SNL表示絕大多數(shù)的事故原因都是擠壓、加熱、過充電等外在因素。

這些情況其實很少有人知曉。直到現(xiàn)在，不少觀點還把事故的主要原因認為是電池自身存在缺陷。日本電池工業(yè)會最近提出了測試金屬片進入電池是否會威脅安全性的測試方法。具體方法是在卷繞后的電池元件中插入金屬片，通過加載壓力，強制使金屬片引發(fā)內(nèi)部短路。調(diào)查在這一過程中，電池是否出現(xiàn)發(fā)熱、冒煙、起火等現(xiàn)象。這是因為有指責(zé)認為“制造工序中混入LIB的金屬片會成為內(nèi)部短路的導(dǎo)火索，最終引發(fā)事故”。

電池事故多數(shù)源于使用不當

大多數(shù)制造商已經(jīng)實施了基本相同的測試。其代表是在充電后，用釘子穿透電池的“穿釘測試”。在此基礎(chǔ)上，如果電池中混入金屬片等雜質(zhì)，引發(fā)了微弱的內(nèi)部短路，通過老化測試應(yīng)該可以予以篩除。這意味著存在缺陷的電池作為商品流入市場的可能性極低。電池工業(yè)會提出的測試實際上是在重復(fù)實施相同的測試，其必要性令人生疑。

當然，即使制造完成時不存在內(nèi)部短路，在使用過程中，電池也完全有可能發(fā)生內(nèi)部短路。假設(shè)在充電時，電極內(nèi)生成枝晶狀金屬，引發(fā)了內(nèi)部短路。造成這種故障的原因主要有兩個。一個是充放電時，電極中摻雜的金屬片溶出到電解液中，在對極析出。

另一個是電池內(nèi)部含有數(shù)百ppm等級（相對于電解液總量的比例）的大量水分。水分進入電池后，會與支持電解質(zhì)LiPF6發(fā)生反應(yīng)，生成氫氟酸（HF）。HF為強酸，會溶解正極活性物質(zhì)和集電體，在充放電時，使這些物質(zhì)在對極以金屬枝晶的形態(tài)析出。LIB剛剛出現(xiàn)的時候，同樣在干燥室中制造，干燥的冬季與高濕的夏季的產(chǎn)品相比，冬季的產(chǎn)品在各方面的性能更好，由此可見，LIB對于生產(chǎn)環(huán)境的濕度非常敏感。

現(xiàn)在，電池的制造工序采取了徹底去除水分的對策。比方說對各種材料進行干燥。最重要的步驟，是對容易吸附水分的負極使用的碳進行干燥，使電解液經(jīng)過脫水塔，去除微量水分。而且制造要在露點設(shè)定于-60～-40℃之間的干燥室中進行。為保險起見，卷繞電池元件后，還要使用真空干燥機再次對元件進行干燥。

采取周全對策意味著在制造工序之中，哪怕是一丁點的差錯，都可能導(dǎo)致電池出現(xiàn)以自身為原因的重大事故。因此，LIB制造商必須銘記，在電池的制造工序中容不得一絲懈怠。

但是，無論電池制造商怎樣在制造工序中百般小心，提高安全性，用戶不正確使用的話，也無法杜絕事故的發(fā)生。就像SNL和TIAX指出的那樣，與電池自身缺陷相比，外在因素引發(fā)事故的可能性要大得多。

過充電是二次電池的大敵

什么才叫正確使用電池？最重要的是避免過充電。微量的過充電也有可能導(dǎo)致冒煙和著火等事故。比如說，F(xiàn)UJITSU TECHNO RESEARCH曾對4.25V和4.30V電壓下充電的LIB分別進行了“擠壓測試”和“穿釘測試”（圖1）。結(jié)果，4.25V充電的LIB沒有出現(xiàn)問題，而4.30V充電的LIB出現(xiàn)了冒煙和著火。區(qū)區(qū)50mV的差別，就有可能釀成重大事故。

圖1：電池燃燒的一大原因在于過充電

充電電壓僅相差50mV左右，電池就會發(fā)生燃燒（a,b）。