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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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STOBA inside 鋰電池好安心

林佩芬

鋰電池從1991 年問世以來,在能量密度上
提升了2倍以上,但由於電子產品開發商,對電池廠提出
容量提升的技術需求,再加上電池廠商彼此的競爭,
使電池廠在競爭壓力下,大幅提升電池電容量,
卻也因此犧牲了電池的安全性,傳出了多起
鋰電池爆炸的意外。雖然發生的機率不高,
但只要任何一項產品爆炸燃燒,不但造成商譽損失,對消費者的
生命財產更是一大威脅。

2006 年全球第二大鋰電池製造商SONY的鋰電池造成數起戴爾筆記型電腦爆炸起火,引起美、日官方的重視,戴爾公司與美國消費者產品安全委員會因此進行了電子產業史上最大規模的全球性電池召回通知。這起事件使得SONY必須召回約960萬顆筆記型電腦鋰電池,估計至少造成新台幣150億元損失,賠掉了多年來該公司在鋰電池上的獲利,鋰電池的安全性也成為產業界的發燒議題。


然而該起鋰電池爆炸起火卻非單一事件,之後陸續傳出全球第三大的電池商松下公司製造的手機鋰電池發生爆炸,今年一、二月則發生LG筆記型電腦起火爆炸、三星筆記型電腦電池熔化引發火災等事件,各家大廠紛紛開始召回鋰電池。這些肇因於鋰電池的3C產品爆炸起火事件,讓不少消費者膽戰心驚,而召回產品所蒙受的損失與商譽,更讓鋰電池廠全都繃緊了神經,重新檢討鋰電池的安全問題與解決之道。

鋰電池密度越高越危險

鋰電池的容量密度越做越高,但也容易造成燃燒及爆炸等危險,全球電池大廠目前都致力於改善鋰電池的安全性
鋰電池的容量密度越做越高,但也容易造成燃燒及爆炸等危險,全球電池大廠目前都致力於改善鋰電池的安全性

投入鋰電池研發多年的工研院材料與化工研究所儲能材料及技術研究組組長潘金平表示,鋰電池之所以在近幾年陸續出現安全問題,主要因為目前電子產品對能量密度的要求越來越高,挑戰物理和化學層面的理論極限:在越來越小的空間中,儲存越來越多的能量。使得電池變得越加具有揮發性及危險性。

鋰電池安全問題主要來自電池內部溫度升高,包括:電池不當加熱、過度充電、正負極材料接觸造成短路等。當內部溫度持續升高且無法抑制時,分開正負極材料用的隔離膜就會開始熔化、碎裂,而導致大量電流短路,然後電池就會加速變熱,溫度上升至180℃以後會引發正極材料分解;由於正極材料分解會產生很大熱量,使電池瞬間溫度急遽升高,這種現象稱為熱爆升,使電池產生大量氣體噴出,引發起火燃燒及爆炸等危險。SONY的電池起火事件就是因為電池內部意外殘留的金屬微粒刺穿了隔離膜,讓正負極材料反應造成爆炸。

糟糕的是,為了符合可攜式電子產品輕薄短小、待機時間長的需求,電池製造商持續將隔離膜變薄,同時修改其他元件,以增加鋰離子的能量密度,但同時也增加了危險。

封裝用材料意外為鋰電安全加分

只要能解決安全性的問題,能量密度及功率密度均十分優異的鋰電池,仍是可攜式電子產品的主要供電源
只要能解決安全性的問題,能量密度及功率密度均十分優異的鋰電池,仍是可攜式電子產品的主要供電源

潘金平說,STOBA應用在鋰電池安全上之所以能夠產生這麼好的效果,其實是當初始料未及的。材化所在幾年前研發出一種應用在封裝技術上,耐高溫、良好接著、具可撓性等特點的聚胺酯樹脂組成物。後來在一場研討會的討論中,引發他對這種獨特全新的材料也許可以應用在鋰電池上的想法,於是開始針對鋰電池的應用,進行材料改質計畫,並進行測試。沒想到開發出來的新材料STOBA應用在鋰電池的安全防護上,效果意外地如此突出,大大的改善鋰電池安全的問題,可說是「無心插柳柳成蔭」。


STOBA運用在鋰電池系統上,保留了電池充放電效能、循環壽命、電化學穩定性,還提升了鋰電池的安全性及防護機制,目前正在做更多的驗證測試,希望能盡快為市場上的鋰電池安全提供最佳解決方案,也使國內電池業界在市場上更具競爭力。

鋰離子電池由於具有高能量密度、高功率密度及長效充放電循環使用壽命,使其成為攜帶式電子產品的主要電力提供者。以筆記型電腦為例,根據國際數據資訊公司IDC的報告顯示,2007年全球筆記型電腦出貨量達1.09億台,較前一年大幅成長了33%,今年預估有1億3千五百萬台需求。

在市場對電子產品功能要求越來越多,體積卻要越來越輕薄短小的情況下,鋰電池的安全愈形重要,添加了STOBA的鋰電池通過各項測試,抑制了電池的過熱爆炸,無疑成了現今鋰電池的最佳護身符。

何謂鋰電池?

廣義的鋰電池是指鋰離子電池。其正極材料包括鋰錳、鋰鎳和磷酸鋰鐵等,但不管是哪種電池的負極材料則主要都是碳。自Sony在1991年成功開發第一顆鋰電池後,因效能較高、重量較輕,廣泛用在行動電話、筆記型電腦等攜帶式電子產品上,不僅重量和體積大大減小,鋰離子電池不含重金屬鎘更可大幅減少環境污染。



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