Page 42 - 消防月刊2021年3月

鋰離子電池基本認識 二、三元鋰電池：

所謂「知己知彼，百戰百勝」，我們從鋰離 正極材料常使用鎳鈷錳酸鋰（Li〈NiCoMn〉
子電池的基本構造開始介紹，其主要的構造由： O2），負極通常是石墨。能量密度大，因此常
正極、負極、隔膜、電解液（鋰鹽加有機溶劑構 被廣泛使用。三元鋰電池主要有鎳鈷鋁酸鋰電
成）組成，如果依其組成常見的分類如下述： 池，但由於鎳鈷鋁的高溫結構不穩定，致使易產
生高溫，進而引發危險，也因此其安全性問題常
受到懷疑。
正極接線柱
安全閥
PTC元件 之所以會有這樣的原因是由於，即使磷酸鐵
絕緣板
鋰與鎳鈷錳酸鋰這兩種材料都會在到達一定溫度
時發生分解，不過三元鋰材料相比於磷酸鐵鋰電
雙極板
負極材料 池會在較低溫下發生分解，且三元鋰材料的化學
反應較為劇烈，可能會釋放氧分子，於高溫作用

隔離膜 下電解液迅速燃燒，發生連鎖反應。換句話說，
電池外殼
就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。
正極材料
正 因 為 三 元 鋰 材 料 有 這 樣 的 安 全 隱 患，
因此根據三元鋰材料容易熱解的特性，廠商
雙極板
為抑制事故發生，在過充保護（Over voltage
圖一、鋰離子電池基本構造圖
protection， 簡 稱 OVP）， 過 放 保 護（Under
Voltage Protection ， 簡 稱 UVP ）， 過 溫 保
一、磷酸鐵鋰電池：
護（Over Temperature Protection ， 簡 稱
係指以磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電 OTP），過流保護（Over Current Protection，
池。其特色為不含鈷等貴重元素，原料價格低且 簡稱 OCP）這幾個安全保護措施上都下不少的
磷、鐵存在於地球資源含量豐富，不會有供料問 功夫，以防止三元鋰電池之燃燒。
題，其工作電壓適中，單位重量下電容量大的高
導致鋰離子電池燃燒的常見原因
放電功率，可快速充電且循環壽命長，在高溫與
高熱環境下的穩定性高。 鋰離子電池火災常見起火燃燒原因有下述
幾項：
相較目前常見的三元鋰電池來說，磷酸鐵
一、產品瑕疪。
鋰電池至少具有以下優點：安全性高、使用壽命
二、不正確的使用。
長、不含任何重金屬和稀有金屬（意即原材料成
三、重摔撞擊造成電池芯、隔膜受損而導致鋰離
本低）、可快速充電、工作溫度範圍廣。因此，
子電池的異常進而造成火災。
世界電動車霸主 TESLA 也由三元鋰電池轉向以
磷酸鐵鋰電池為動力使用。

但磷酸鐵鋰電池也存在一些性能上的缺點：

壓實密度很低，導致鋰離子電池的能量密度較
低；雖然材料取得成本較低，但半成品的製造及
準備與電池的製造成本卻相對較高；產品一致性
差及低溫時性能會明顯受到影響等。

圖二、常見鋰離子電池異常導致膨脹

︱第 03 期 2021 March ︱ 42