專題論壇 | 《電池系列一》這是一個鋰世界 ── 電池，它正在解放束縛
隨著世界走向一個互聯、且富有多樣選擇的未來，已是主流的鋰離子電池將更廣受應用。如鋰離子電池成為太陽能板的備用電源，不僅讓木匠不需電線就能工作，亦能無聲幫助設備在全世界廣泛溝通。
不過，正如新聞報導的鋰離子意外事件，進步通常伴隨著挑戰。
這些層出不窮的變化，包括當電子煙(菸)加上鋰離子電池時，點煙促使其變成易燃組合；智慧手機常掉在地上，可能讓電池破損而有熱失控的危險；其它如鋰離子電池的不當包裝，亦將提高在不利條件下的火災或爆炸風險。
這些族繁不及備載的問題皆是 UL 每一天要協助預防的。
鋰離子電池已經是無處不在了！我們將陸續摘錄由 UL 總部發行的《On The Mark1 ── 鋰離子電池特刊》文章，幫助台灣客戶及讀者正視電池技術的創新帶來美好生活的背後，就如同一把利刃。本專題的系列一即先窺視鋰離子電池已經如何充斥這個世界，以及在歷史上為我們帶來了什麼教訓。
歡迎按此訂閱《On The Mark》期刊持續追蹤極具深度的專題討論。
| 1On the Mark 為 UL 總部最新推出的季刊，主要聚焦前瞻科技領域，探討最新科學技術和安全綜合領域。內容帶您一窺 UL 如何在發展快速的世界裡引領科技、支持創新、守護安全，從實踐和科學的角度探討技術創新和安全，並以易懂及生動的方式，帶您用不同的目光進入最新科技。本刊內容來自 UL 內外部等多位作者及出處。刊物文章僅是作者本人的觀點和看法，並不代表 UL 官方立場。 |
鋰世界的無所不能
大部份的人都已經很熟悉鋰電池供電的產品，如電動車、手機、筆記型電腦、以及幾年前讓什麼都不在乎的青少年及其父母變得神經緊繃的事故懸浮滑板。不過在不久的將來，多數的家電也可能由鋰電池驅動。
鋰離子電池的普及可以改變全世界原來僅限於住家 (以及車庫、辦公室、遊戲屋、院子、陽台和棚子) 中的插座用電情況。UL 電子科技產業部 (Consumer Technology) 業務開發總監 Ibrahim Jilani 預測：微波爐、爐具和生活電器，也將很快地由鋰離子電池供電。
更大的能量密度是鋰離子電池的最大優勢之一。由於手機和其他小配件需要更長的續航力，更高的能量密度即成為一直都在的需求。相較於化石燃料，鋰離子電池確實賦有無可比擬的環境效益。但是，在進入一個沒有我們習慣的傳統能源的未來前，Jilani 讓我們認知了某些現實。
「傳統電力將繼續存在，因為我們仍須為所有物品充電，」Jilani 說。走出家庭，Jilani 還稱鋰離子電池的可攜性將改變我們對旅行的看法。「能夠移動 ── 且可隨意安置的電源 ── 是我們前進的方向，」他說。Jilani 還預測，新發展的產品將十分適合用在旅行 ── 能讓裝備和設備充電並隨時上路。「你能去任何地方，」他並表示。「你已經有冰箱了；你已經獲得就在你面前的物質享受。」
從生活日常到軍事，鋰離子電池已經滲透在每一天每一刻的許多產品上
所見及未見
從生活日常到軍事，鋰離子電池已經滲透在每一天每一刻的許多產品上。根據弗雷德里克塞茨材料研究實驗室 (Frederick Seitz Materials Research Laboratory) 總監 Paul Braun、與伊利諾大學材料科學暨工程教授 Ivan Racheff 所說，一些由鋰離子電池供電的設備還包括衛星和醫療設備。
美國能源部能源效率和再生能源團隊的 John Horst 也增加了應用項目，如適用於道路上使用的電動腳踏車和電動機車，其因電池技術的進程而在城市裡湧現。
另 Horst 還列出了電網級的鋰離子供電之固定式儲能裝置；包括無線電、感應器和船舶的軍事設備；以及用於太空領域的儲能設備、火星登陸器和火星探測器。
UL 的 Jilani 也為鋰離子電池供電的常見設備做了補充：
• 可攜式電源組 (可攜發電機的環保替代品)
• 無人機和自動/遙控汽車
• 消費性電子產品、行動電源和電子煙(菸)
• 穿戴科技，如無線耳機、充電錶和衣服
• 電動交通設備 (較新的個人載具) 以及行動不便人士用的電動交通輔助設備
• 醫院和醫療應用
• 兒童玩具車和電子交通工具 (從鉛電池換成鋰電池)
• 電器、電動工具、備用和照明系統
鋰電池優勢
許多因素造就了鋰離子電池的日益普及，諸如充電特性、低成本、高能量和高能量密度皆對其廣泛用於設備上有極大貢獻，Horst 表示。
Braun 亦表示，鋰離子電池的普及與其能夠重複充電上千次的能力息息相關。「鋰離子電池…透過鋰在金屬狀態和鹽狀之間的循環來蓄存能量。當鋰處於金屬狀態時，電池會充電，當鋰處於鹽狀時，電池就放電。隨著鋰從金屬狀態轉變為鹽狀，電子透過外部設備移動，就能為設備供電。」Braun 說明。
歷史教訓
UL 的 Jilani 指出，鋰離子電池在早期使用時，容易出現高可燃性的問題。他說：「鋰離子電池最初出現在廿世紀 80 年代末，然其有一個非常嚴重的安全缺陷：熱失控，這是一種導致設備故障或爆炸的放熱反應。」
在熱力學中，放熱指的是以熱、光 (例如火花) 或聲音 (例如爆炸) 的形式，從系統 (例如電池組) 向其周圍環境釋放能量。熱失控往往是因為電池系統過熱。而為解決這個問題，製造商即進行許多的設計改良，包括能用在停止電池操作的電流中斷裝置、可感測電池溫度升高的分離器以及控制充放電的電子電路等。
這些改良增加了鋰離子電池的耐用性並提高穩定性，不過熱失控始終還是大家關切的議題。隨著新材料及新研究的持續出現，提高電池安全的方法亦不斷進化。
鋰供電的未來
Jilani 預測，在不久的將來，鋰仍會是主要的電力來源 ── 其化學成份成全了其重要性。「鋰離子電池能保持更長的充電時程，然後產量也會讓其佔上風，」他說。他認為在幾年內 (鋰電池) 將持續佔有主導地位。「鋰離子電池在長期內將持續存在。電子基礎設備領域不斷出現創新科技，比如鈉硫、流體電池和鎳鋅，但在消費性電子產品領域中，我認為目前還沒有什麼能打敗鋰離子電池。除非我們把氫當作燃料來源，同時我們開始使用可攜式燃料電池技術，否則鋰將繼續領有主導地位。」
本文作者 Dave Wilson 為自由作家
持續探索系列專文
《系列一》 這是一個鋰世界 ── 電池，它正在解放束縛
《系列二》 「鋰」內「鋰」外 ── 探索驅動日常設備的電力源
《系列三》 造就一個可能的未來 ── 繼續使用電網，鋰電池能用在災後重建
《系列四》 成為未來城市的一份子 ── 電塔：不斷進化的能源資源為生活一環
《系列五》 關於鋰電池的問題 ── 強大能源的另一面以及安全之本
《系列六》 在路途上，喚醒漂浪靈魂 ── 對自我意識與物質追求的安全
《系列七》 打造一個綠色的家園 ── 礦採與廢棄處置的環境風險
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