鋰金屬電池能否摘下「起火標籤」?

作者:野澤 哲生   |   2015 / 12 / 01

文章來源:日經技術   |   圖片來源:日經技術


全固體二次電池之一:負極採用金屬鋰的鋰金屬電池如果能與合適的正極一起實現實用化,蓄電池的性能將大幅提高。就這一意義而言,鋰金屬電池毫無疑問屬於新一代電池。但在蓄電池的開發史上,鋰金屬電池並不是新一代電池,而是上一代電池。並且有著“永遠不想回憶的污點”:鋰金屬電池在鋰離子電池實現產品化之前面世,但因多次發生起火事故,最終從市場上消失。

鋰金屬電池能否摘下起火標籤-01
鋰金屬二次電池依然存在課題,本圖為鋰金屬二次電池的開發經過和歷史事件
(a),以及電力中央研究所實施了3年多耐久試驗的、採用聚合物電解質的全固體二次電池(b)。該電池未使用鋰金屬。據說還有循環特性超過4000次的產品。(b)左側的電池因為實施了釘子穿透試驗,所以上面有孔。(b)右側的電池層疊了三層,輸出電壓鋼彈12V。

鋰金屬電池全球首次實現商用化是在1988年前後的日本。作為NTT提供的手機服務,被Sony生產的終端採用。電池由加拿大Moli Energy公司開發。

然而,產品上市後不久就接連發生起火事故。1989年夏,NTT決定召回手機,Moli Energy公司破產。以此為契機,Sony決定投產現在的鋰離子電池。

鋰金屬電池的失敗遠不止於此。1994年成立的加拿大Avestor公司2002年面向通信系統業者推出金屬鋰聚合物電池(LMP),作為通信設備的備用電源使用。該電池得到了美國AT&T公司的大量採用。AT&T公司2006年6月啟動的寬頻服務“U-verse”的簡易基地台採用了LMP。然而,2006年10月,該基地台也發生了火災事故。

而且,當時Avestor因EV用電池開發失敗,資金週轉越來越困難。所以在U-verse基地台起火後很快也破產了。U-verse基地台在2007年12月底之前又發生了3次起火事故。起火原因並不明確,不過AT&T以Avestor破產無法查明原因為由,決定召回1.7萬塊LMP。

在那之後,“起火疑慮”依然未消除。破產的Avestor將技術和資產轉讓給了法國博洛雷公司。博洛雷利用配備LMP的EV啟動了汽車共用服務“Autolib”。Autolib的EV在開始提供服務不到兩年的時間裏發生了25次起火和冒煙事故。也就是說,每80輛EV中就會有一輛起火。起火原因依然不明。博洛雷認為起火的原因不在LMP上,而是人為的縱火和破壞。

不過,很多蓄電池研究人員懷疑原因可能就是因為LMP起火。日本電力中央研究所材料科學研究所功能材料領域高級研究員小林陽推測,“金屬鋰的負極可能形成了枝晶”。因為“無論怎麼努力,很難完全抑制金屬鋰負極產生枝晶”(小林)。

率先開發LMP的Avestor對其實施了3年多的驗證實驗,宣稱LMP是具備高安全性的產品。小林指出,“初期基本不會形成枝晶,尤其是在快速充放電的加速試驗中根本不會出現。在符合實際利用環境的情況下,至少要使用3年才能準確評測是否會形成枝晶”。(記者:野澤 哲生)

日經技術》授權轉載

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