導入失效模式設計觀念 鋰電池風險不失控

作者: 黃繼寬
2018 年 09 月 20 日

鋰電池應用無所不在,從人手一支的手機到各種電動載具,乃至廠辦甚至電網等級的能源儲存系統,都看得到鋰電池的身影。但各種電子設備的設計開發者跟使用者,對鋰電池的風險往往認識不足,導致因鋰電池而釀成的火災意外頻傳。UL認為,產品設計者看待鋰電池的態度必須有所改變,方可降低相關意外造成的生命財產損失。

UL研發總監王凱魯表示,由於材料跟結構的緣故,鋰電池先天上就是一種存在相當風險的儲能裝置,但電子系統產品的設計工程師往往將鋰電池當作一般的電子元件看待。太過掉以輕心的結果,就是因鋰電池而產生的火災、爆炸事故頻傳。小從手機、行動電源的電池爆炸起火,大到電網級的大型儲能系統付之一炬。

當鋰電池發生火災事故後,若進行深入調查,常可發現電池供應商在設計或生產上確有瑕疵,但導致災情擴大的原因,則往往是因為產品設計上沒有做好萬全對策所導致。以先前三星(Samsung) Galaxy Note 7的事故為例,兩家電池供應商所提供的產品確實都有瑕疵,才會導致手機起火爆炸;但電池設計的餘裕太小,也有一定責任。

至於更大型鋰電池的應用事故,例如波音787型客機所使用的大型鋰電池爆炸起火事件,根據事後調查的結果,除了電池本身的原始設計有瑕疵外,整個系統的損害控管機制也有設計不當之處,才會導致災害擴大。後來波音787型客機所使用的鋰電池系統經過重新設計,把最糟情況下的因應對策納入後,就未曾出再出過意外。

王凱魯認為,大型鋰電池應用都應該採用這種設計思維,如此一來,鋰電池即便出了最嚴重問題,其事故發展狀況也是經過設計安排的,也就是所謂的失效模式設計。

展望未來,隨著再生能源的發電量不斷成長,以鋰電池為基礎的商用、電網級儲能系統,安裝量將跟著水漲船高。因此,這類儲能設備在設計時有沒有針對失效狀況最好妥善安排,將會對社會大眾的生命財產安全造成重大影響。

UL近期發表了UL9540A第三版測試方法,就是針對這個議題而來。該測試方法的重點在於評估儲能電池在熱失控狀態下的燃燒情況,讓系統設計者跟消防體系得以據此做出應對的設計規畫。

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