鋰電池 Archives | UL Solutions Taiwan

July 25, 2019

專題論壇 | 《電池系列七》打造一個綠色的家園 ── 礦採與廢棄處置的環境風險

在玻利維亞的鹽丘一景，其為提取鋰元素的其中部份本文作者：Dave Wilson，為一自由撰稿人 ── 雖然鋰已被認為是比內燃機中的一次性鹼性電池或電池更環保的能源，但在鋰的開採、運輸和銷毀的過程仍會對環境帶來傷害！透過這幾期的《發現鋰離子電池系列》專文，我們談及了鋰電池如何鋪天蓋地改變我們的生活，無論是成為日常的電源驅動、災後的備用電網、城市進步的電塔，甚至是應用於休閒娛樂等。在見識了鋰電池的強大能量，我們也思考了絕不得輕忽的「安全之道」，以及 UL 一直以來亳不懈怠的安全科技。在此系列的最終章，我們將深入探究大眾尤為關切的「環境」方面，特別是鋰電池雖已被認為是相對環保，但其所牽涉的礦採、運輸及廢置則屢受質疑。鋰，是澳洲目前最受歡迎的出口化學元素；是原子序數 3；是元素週期表中最輕的金屬、同時也是世界上最輕的固體元素。鋰亦是一種擁有高適應性的化學製品，它內含的鹽被用來做為治療雙相障礙的情緒穩定藥物，而鋰本身也會當成鐵、鋼和鋁製程時的添加劑。在西澳洲以外的地方，會以典型的採礦方法 (如破碎岩石) 來產出鋰，接著由中國加工；在有「鋰三角」之稱的阿根廷、玻利維亞和智利所發現的鋰，則會從鹽水蒸發池中來提取鋰。不過，與普世看法迥異，鋰是能在地球任何地方找到。「對鋰的最大誤解之一是其很罕見。事實並非如此，」紐約市能源金屬產業獨立分析師暨顧問 Chris Berry 指出。「事實上，當鋰的價格夠高，你就可從海水中提取它。」鋰產量最大的國家 1. 澳洲 ── 礦山生產：18,700 公噸* 2. 智利 ── 礦山生產：14,100 公噸 3. 阿根廷 ── 礦山生產：5,500 公噸 4. 中國 ── 礦山生產：3,000 公噸 5. 辛巴威 ── 礦山生產：1,000 公噸 6. 葡萄牙 ── 礦山生產：400 公噸 7. 巴西 ── 礦山生產：200 公噸 8 . 美國 ── 礦山生產：未知 *一公噸等於 2,204.623 磅... read more

May 24, 2019

專題論壇 | 《電池系列五》關於鋰電池的問題 ── 強大能源的另一面以及安全之本

本文作者：Marco Buscaglia，為一自由撰稿人 “由於消費者渴望包裝更小、售價更低且容量更高的電池，因此設備和產品可能產生問題的機率將與日俱增。“ 從《電池系列一到四》，我們接連認識鋰電池可以開發的潛能，包括其成為今日 3C 產品以及電動交通的電力樞紐、未來被寄予厚望的災後重建角色、以及足以活絡整座城市並成為我們日常生活重要一環的電塔等。在鋰電子展現其強大能量的同時，我們也不得不回歸正本反思事情的另一面，以及可以防止強大能源反撲之道。強大能源的另一面頭條新聞裡的爆炸耳機、電動滑板車、筆記型電腦和電子煙，以看似無關的喧囂影響我們的意識。這些報導如此頻繁，然而只有最轟動的事件才會引起我們的關注。不過當調查人員個別檢視每起事件時，卻發現一個共同的線索正揭露圍繞這些事件的幾個不同因素 ── 鋰電池和熱失控，一種由電池引起的連鎖效應，仍然是每次爆炸、人員受傷或者極少數情況下死亡的核心，其中導致的原因是各式各樣。造成熱失控的因素，我們可歸納如下：設備濫用生活上的不慎可能會破壞設備的內部設計。諸如在使用中讓設備一再掉落、將設備留在悶熱的汽車中或將其置於床上，都可能使電池過熱，並且可能導致熱失控。已經受到壓力的鋰電池可能仍能一如往常運作，但卻已內部受損。試著以您的腦來想像，如熱疲勞和重複撞擊等壓力，會對結構和功能產生不可挽回的損害。非認證電池、充電器和其他供電設備當優質電池製造商採取詳盡措施，以盡其可能減少設計缺陷、並把關材料供應商及控制生產品質時，鋰離子技術通常是安全的。接著電池供電產品的製造商即可遵循既有協議，將合格電池安全組裝到產品中。然而，一些公司和消費者仍經常採買和使用沒有明確商標/廠家資訊的品牌及未經測試的電池、線纜，以及充電器。設計缺陷由於消費者渴望包裝更小、售價更低且容量更高的電池，因此設備和產品可能產生問題的機率將與日俱增。自 1991 年來，鋰電池的能量密度確實已增強了一倍，因為電池製造商將更多的活性物質植入設備。但是，來自週邊硬體的壓力，會對電極或分離器造成損害。而隨著電池能量密度增加，製造方法即益顯重要。生產缺陷存在的微小金屬顆粒可能與鋰電池的部件接觸，導致電池內部短路。具有超薄分離器的電池比在電池保護袋、和內部電極之間具有足夠空間的電池，更容易受到雜質的影響。由於裝配技術複雜，因此幾乎不可能消除所有金屬粉塵。安全標誌 ── UL 測試實驗室正是找出電池潛伏的缺陷 Jesse Rodriguez 平時以「破壞物品」為生：主要對象正是電池。他將電池摔到地上，碾碎它們並浸入水中，再用過多的電充飽它們。 Rodriguez 特別為刺破物品感到自豪，此一行為好發在技術人員為電池鑽孔時。「這個通常對孩子們來說格外有趣，」Rodriguez 表示。他指著已嵌入天花板的電池爆炸痕跡向我們保證：當電池爆炸時，每個人都站在密閉空間外。「我們常在『帶孩子來工作日』時做 (這項測試)。孩子們玩得很開心。」孩子們呢？「好吧，這對我們來說也很酷，」他說。「實驗室裡頭的設計十分精密，我們在一個很小的空間裡做很多事。」 ── 實驗室的資深工程技術人員 Matthew Thomas 說。 Rodriguez 是 UL 位於美國伊利諾州 Northbrook 電池測試實驗室的四名工程技術人員之一，他們將各種電池推向強度極限，檢查其是否符合 UL 標準。在某些情況下，他們會對電池組件施加壓力 ── 過度充電、過熱，以測試電池的外殼。實驗室本身處於一個看起來比其要做的事還小的空間，但其實是一個小型但高效密閉的房室。各種尺寸的防爆箱、大量的排氣扇和通風口，以及滿是圖表、圖形和不斷變化之數據曲線的大量螢幕，都與實驗室本身的各種測試機制息息相關。「這裡的設施非常完備，」實驗室的資深工程技術人員... read more

April 25, 2019

專題論壇 | 《電池系列四》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

本文作者：Sarah Newkirk，為一自由撰稿人針對鋰離子電池，我們並沒有捷徑可走。我們真正需要做的是：嚴格控制操作參數。《電池系列三》幫助讀者看到了鋰電池的潛能，以及其在未來越來越多的天災後可能扮演重建角色。在《電池系列四》中，我們將揭開能源資源持續進化後所成就的電塔，將如何活絡整個城市，並成為日常的重要一環。無論是辦公大樓、居家住宅甚至是整座城市，相信在不久的將來，可能會由鋰電池或其他不斷進化的能源供電。鋰電池以應用在電動汽車和手機中而聞名，然而在全世界其他領域中的應用也愈見普及，包括警報系統、城市電網及辦公室和公寓建築。只是目前若欲廣泛使用鋰電池，其中最大障礙之一正是「成本」，如用於電動汽車的鋰電池即價格不菲。而且，與其它電池一樣，鋰電池最終會壽命耗盡。鋰電池能夠充電，卻不是無限次數，只是鋰電池的優點為「自放電率」(一種可減少電池儲存電荷的化學反應) 遠低於其它可充電電池，如鎳鎘電池和鎳氫電池。根據史密森尼雜誌 (Smithsonian Magazine) 報導，為改善這種電源，研究人員正在努力提高其在能源密度、價格、安全性、對環境的影響以及鋰電池的使用壽命等各方面優勢，同時並著手設計新型電池。「鋰離子取代鉛酸電池有越來越多的實例是用於固定應用，如資料中心，」UL 固定和動力電池 (Stationery & Motive Batteries) 首席工程師 Laurie Florence表示。「UL 見到了這類設備在測試認證的提交數量增加。」 Florence 並補充，使用鋰離子電源，有諸多優點。「與之相關的維護工作較少。且這是一種高能源的技術，因此所佔用的空間更少。」同時，鋰電池也更為輕便，這也是會被用在車輛的原因。Florence 繼續說明：其替換的需求為之更少，且能以更小的占地面積提供更多的能源。減少對電網的依賴鋰離子電源在高樓層建築中可能特別有用，因其有助於降低對電網的依賴。將太陽能光電發電與電池儲能配對，將有助於滿足主要電力需求，並能幫助減少化石燃料的使用量。而且，鋰離子系統在大型結構中，使用方式何其之多！在這當中的一個關鍵考量因素為，電力在一天中的某些時段非常昂貴，或者建築物會有使用大量能源的一段時期。在成本或需求高峰之際，即能採用儲存在電池組中的能量為建築物供電。謹慎之舉然而，另一個影響鋰成長潛力的因素為持續的安全問題。鋰電池雖已是安全技術，但當發生故障時，仍可能帶來災難，因其賦有極大的能量。「如果您有在關注紐約市，會知道該市已計畫 2020 年全市達到 100 兆瓦時 (MWh) 的儲存目標，」致力消防安全的 UL 研究主管 Pravin Gandhi 說。「但是，隨政策的落實，地方當局，如消防部門和建築部門，有責任批核在建築物中安裝儲能電池產品。」「整體而言，從電力容量的觀點，其實該產業尚未意識潛在的火災危害，」UL 消防研發團隊經理Bob Backstrom 如此表示。「他們並未考慮罕見的火災發生場合，可能會決定災難的潛在規模；以及此可能對建築物及居民產生什麼樣的影響？」雖然鋰電池可提供更清潔的能源，但內在的電池結構卻遠具複雜性。鋰電池面臨的挑戰之一是「熱失控」── 這是由鋰離子化學反應天性所引發的連鎖反應。熱失控可能難以壓制，因為反應產生了額外的熱量，而這將導致迴圈加劇，直到電池內的反應劑耗盡。「隨著化學反應的進行，溫度升高，化學反應會加速，」Gandhi 補充。「鋰電池可以讓溫度快速升高，特別是當安裝在這些大型系統中。」方位的重要性備用電源並不是新的概念。許多關鍵基礎設備皆會設下三種等級的電力：公用事業供應商、電池和燃氣發電機。而這個概念的新穎之處是電池儲能採用鉛酸以外的化學物質。「我們現在擁有一種電氣產品，其具有儲存大量電力的能力，」Backstrom 補充。「而且，這些電力容載系統多用於室外，但它們正向室內移轉。」... read more

March 20, 2019

專題論壇 | 《電池系列三》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

本文作者：Kathleen Furore，為一自由撰稿人波多黎各在颶風侵襲後的幾個月，許多地區仍在進行舉步維艱的復原工作。「在波多黎各，大約有 15 萬個家庭和企業仍在等待供電，」根據 NPR 在2018 年 3 月的報告，「其中有許多人甚至是在那次『瑪麗亞颶風』之前的另一個『艾爾瑪颶風』襲擊時，即開始等待供電。」在探究了鋰離子的內外及如何為設備供應電力後，我們於《電池系列三》，將帶領讀者見識鋰電池的潛能，及其能夠為我們造就一個可能的未來，特別是用在災後的重建。 “微電網以及鋰離子電池儲能系統將是未來不可或缺的彈性能源“ 美國休斯頓在2017 年 8 月因颶風哈威遭受了近 2,000 億美元的損失。而其在歷史性的洪水災難中，有超過 10 萬住宅被破壞，數十萬人在風暴過後面臨停電。 2018 年的颶風和野火事件史無前例。惡劣的氣候災難將持續上演，雷暴和冰暴等更為常見的天災亦將繼續發生，而這些也將對受害地區的供電帶來嚴重破壞。城市可以避免風暴路徑內的家庭、學校、醫院和企業，因長期停電所帶來的破壞性影響嗎？根據美國能源部說法，微電網 (Microgrid) ── 「可以與傳統電網斷開連接，並自動運作以幫助減輕電網干擾，同時加強電網彈性的局部電網」── 無論在大陸抑或在更偏遠的地區，微電網將為一可靠的解決方案。「微電網，包括帶有鋰電池的儲能系統，或可成為重要且賦彈性的能源，」UL 能源暨電力科技部首席工程師 Kenneth Boyce 曾指出：「當欲幫助受重創的地區抵禦災害並從嚴重或長期停電中復原時，尤具影響力。」為什麼是鋰離子？ Boyce 表示，鋰離子技術與用於筆記型電腦和手機電源的技術相同，因其獨特優勢 ── 使用足跡所富含的能量，使其成為目前電池最常用的化學品。鋰所具備的獨特性質特別適用於電池。根據 PowerScout (為一加州公司，設計的智慧居家產品有助於節約能源)：「鋰是六種鹼金屬中最輕的，具有最大的電化學勢，並就重量可提供最大的能量密度。」換言之，「這是一種非常強大而有效的儲能方式，」Boyce 強調。電網效益由於微電網能在主電網停止運行時繼續運作，所以能幫助降低電網干擾，且還可以充當電網資源，加快系統回應和恢復速度。此外，微電網「透過整合不斷增加的分散式能源資源，如太陽能等可再生能源，可以支援靈活高效的電網，」美國能源部補充。「將太陽能和鋰離子等能源耦合在一起的想法創造了協同效應，因此可以就地產生和儲存電力，」Boyce 表示。「它可以是固定式產品，如屋頂上的太陽能電池板；它也可以是移動型的儲存系統，因此一旦有災難事件時，用戶可以獲得更大的靈活度。」顯然地，鋰電池的微電網可以是強大的能源資源，由於其高能量密度及充/放電效率，故當有嚴重的長期停電時，有促於復原工作。不過，近期不時傳出智慧手機起火、筆記型電腦爆炸和悶燒電動滑板車等新聞，而這些牽涉鋰電池的事件，引起大眾對電池可能突然著火的安全擔憂。我們不禁要問：由鋰電池供電的微型電網引發的火災風險究竟有多大？當使用微電網時，可採取哪些措施以確保電池安全？「鋰離子電池極具效能，且通常故障率低，」Boyce 說。「然而，就如我們多次在新聞看到的那樣，它們可能容易受到造成引火或爆炸等故障的影響。UL 多年來即一直致力於拓展電池安全科學，因此我們能夠找到導致這些故障的原因，並知道如何主動評估電池系統，來證明危害已獲解決。」安全性測試 UL 已經展開廣泛的科學研究，制定了嚴格評估電池系統的測試方法，以及若干相應標準，其中包括「世界上第一個儲能系統安全標準」—— 這些都是為了促進電池以及儲能技術的安全和永續性。Boyce... read more

March 20, 2019

什麼是微電網？

微電網不僅可以在緊急情況下為電網提供支援，還可以降低成本。字詞認識：微電網微電網是具有控制能力的在地能源網，這表示其可以與傳統電網斷連並自主運作。微電網如何操作？電網將家庭、企業和其他建築物連接到中央電源，允許人們使用電器、空調系統和電子設備。然而這種互聯性，意味當電網的某部分需要維修時，每個人都會受到影響。這正是微電網可以發揮作用的時候了！微電網通常在連接到電網時運作，但值得注意的是，它可以在風暴或停電等危機時刻，採在地發電並自行與電網斷連及自動運作。微電網可以由發電機、電池和/或可再生資源 (如太陽能電池板) 供電。根據能源的供應方式以及管理需求方式，微電網能運作不息。微電網如何連接到電網？微電網在公共耦合點處連接到電網，該耦合點將電壓保持在與主電網相同的水準，除非電網上存在某種問題或斷開等其他原因。可使用開關自動或手動將微電網與主電網分開，接著微電網仍可獨立運作。為什麼社區會選擇微電網？微電網不僅可以在緊急情況下為電網提供支援，還可以在相對於傳統電網來說太小、或不可靠的當地資源下，以更少的成本進行連接。微電網讓能源消費者以滿足其需求和優先順序的最佳方式使用能源。藉由微電網的應用，社區得以在能源方面更加自給自足，且在某些情況下達到更環保的效果。 — 來源：美國能源部

February 13, 2019

專題論壇 | 《電池系列二》「鋰」內「鋰」外 ── 探索驅動日常設備的電力源

從「這是一個鋰世界 ── 電池，它正在解放束縛」的專文中，我們已能意識到鋰離子正不知不覺地佔據我們生活的各個層面。該文中，我們談及鋰的優勢，卻也從歷史經驗中，學習到鋰的特質已如何帶來安全上的危機，而身為創造研發的我們，又該如何隨著新材料及新研究的持續出現，不斷進化電池安全的方法。在《電池系列二》，我們將持續深入鋰離子的內外，明白其運作流程如何為設備供應電力，也將引用資料，以數字來一一探究鋰離子電池發展迄今的二三事，同時談到在移動快速的今日，成為空中飛人的我們如何讓安全了然於胸，並擁有正確的行為。動力始源的鋰離子究竟為何？在眼見的世界裡，小到手機，大到電動汽車，鋰離子技術如何為一切設備提供動力？我們可以這樣快速地解釋整個過程。電池的組成包括陽極、陰極、隔離膜 (Separator)、電解液和兩個集電體 (Current Collectors)：正極和負極。陽極和陰極儲存鋰，而電解液則將帶正電的鋰離子從陽極輸送到陰極，反之通過隔離膜亦然。鋰離子的移動在陽極中產生自由電子，其在正極集電體產生電荷。接著，電流從集電體通過被供電的裝置，如手機或筆記型電腦，流向負極集電體。隔離膜負責阻擋電池內部的電子流 (電子傳遞)。當電池放電並提供電流時，陽極將鋰離子釋放到陰極，會從一側到另一側製造電子流。當設備插到插座，則會是相反情況：鋰離子被陰極釋放並被陽極接收*。 *資料來源來自美國能源部鋰離子充電電池 (放電/充電機制) 鋰電池之二三事今日廣受重用的鋰電池，其發展歷程並非一蹴可幾！我們特別匯整了來自科學人雜誌 (Scientific American)、Los Alamos 國家實驗室、清潔技術 (Clean Technology)、國際航空運輸協會及美國太空總署 (NASA) 等單位的資料，利用幾個重點數字解讀鋰離子電池。鋰電池旅行趨勢的以後世界地球村的快速流動，3C 設備也與我們一起行動。在度假時，我們帶著數位相機、平板電腦和手機搭乘飛機；商務旅行時，我們會帶著筆記型電腦、戴上降噪耳機，並佩戴智慧手錶…。而這些設備通常由鋰電池供電。美國聯邦航空總署 (Federal Aviation Administration, FAA) 的工作，正是掌握所有這些技術以及其對入境美國的影響。過去就有因為乘客的鋰電池故障，在機艙內造成煙霧和火災事故，因此航空安全專家老早即針對此議題進行廣泛的研究。若我們將恐怖份子和電池問題攤在一起考量，我們該如何存放我們的筆記型電腦和其他設備呢？「這裡可以找個平衡點，」前飛行員暨航空諮詢公司安全運作統首席執行官 John Cox 告訴《消費者報告》。「當我們將鋰電池放入貨艙時，倘若起火，其就不再屬於機組人員可以處理的範圍。僅使用鹵代烷的滅火系統 (常見的滅火劑) 尚未證明能對撲滅鋰離子火災有用。」美國聯邦航空總署現即要求備用 (未安裝) 鋰離子和鋰金屬電池只能放於隨身行李中。所以當進行行李報到手續時，必須將所有備用鋰電池取出，並隨旅客一同登機以放置客艙內。電池系列專文，我們將持續分享更多與生活應用、及安全、廢置等相關議題及討論，敬請期待。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... read more

January 16, 2019

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... read more

March 28, 2018

退役的鋰電池再上陣安全到底行不行？！

電動車大趨勢背後，汰役電池的商機正被關注。使用數年後淘汰下來的動力電池，可能還有著 7~8 成的蓄電能力，雖然無法滿足驅動車輛的要求，但仍存有其他應用價值，經過篩選、拆解、重組後再上陣。但這些從電動車退役下來的電池真能再被使用？安全問題絕對是最重要的關鍵！電動車驅動鋰電池循環應用商機電動車從 2012 年開始快速成長，根據車輛中心整理的數據，2016 年全球電動車銷量超過 77 萬輛，較 2015 年大幅成長 42%，其中中國大陸穩居第一大市場。中國大陸受惠於政府政策，2017 年號稱賣出 70 萬輛的電動車，2018 年更看漲至 80 萬輛。面對電動車銷售市場的翻倍成長，也驅動了汰役鋰電池的循環應用商機。因為鋰電池的蓄電能力會慢慢衰退，假設一台車原本充電一次可以從台北到高雄，當電池衰退剩 8 成，就得中途停下來充電，這時使用者就會想換掉電池。不過鋰電池單價高，因此企業也開始尋求淘汰下來的鋰電池後續利用的可行性。認清現實 : 鋰電池芯有一定的失效風險！但回顧近十幾年來，鋰電池起火案例已多到不是新聞。汰役電池的構想雖符合環保需求，隨之而來的問題與挑戰也不少，如安全問題、號稱電量與其後續電量的退化是否又加快的壽命問題、電池重組後應用如電動車轉作儲能是否會有格式不合的應用問題、電池經回收使用後，初次製造商與二次製造商的責任承擔問題…等。其中安全問題還是循環利用的首要關鍵！UL 研發技術部總監王凱魯博士就點出，和鉛酸電池與乾電池不同，鋰電池有不可避免的熱失控原罪！目前市面上大多數使用的鋰電池，其主要元件譬如電解液、隔離膜等是由有機成分組成，這些成分在高溫下會在電池內部產生一連串的連鎖反應，並伴隨著起火燃燒，也就是所謂的熱失控 (Thermal Runaway) 反應。所以一旦鋰電池因為過熱、過充、過放、短路等使用不當，或是生產過程中因為環境管控不當摻入雜質造成內短路等，都有可能產生熱失控的風險，而這些風險還會因為狀況的不同，常常是在電池使用一陣子後才發生。王凱魯博士強調，鋰電池的應用有一個重要的安全思維就是：千萬不可以假設鋰電池一定是沒有問題的，它有一定的失效風險！從設計預防失效但環境、老化因素呢？因此王凱魯博士建議，鋰電池在設計時，第一、一定要慎重地去挑選一個安全可靠的電芯，以降低失效的風險與危害。第二、必須要完全了解電芯的安全特性與安全的邊界，再從系統端設計去預防失效的發生，並防止萬一失效後的災害擴散。這非常重要！不同於手機單顆電池的失效，電動車應用的可能是上百、上千顆鋰電池，當失效擴散，產生的嚴重性就很大。除此之外，環境與老化也會影響失效模式。王凱魯博士說明，鋰電池失效的模式會因為不同的環境而有不同的狀況。譬如在密閉空間和開放空間下，鋰電池熱失控就可能會因為環境含氧量的不同而有從高溫冒煙到劇烈燃燒的不同結果。因此若將鋰電池從原先的電動汽車拆解移至與原來不同的系統後，如果不經過適當的評估與測試，我們很難預測會產生什麼樣的失效問題。此外，在不同的老化情形下，電池的失效反應也不同，因此再回收利用，一樣會碰到一連串潛在的安全問題。汰役電池再利用安全重點在於“程序” 王凱魯博士強調，影響鋰電池的安全因素有三：設計、品質、使用。和全新電池不同，由於難以確知電池來源、原始設計特性、使用歷程、拆解方法…等，除了檢驗電池本體，更重要的是要有正確的處理程序。 UL 以從事電池檢測認證數十年的經驗，以及長期對產業的了解，理出汰役電池在梯次使用的安全標準該如何制訂。目前 UL 提出全球第一個針對汰役電池的安全標準草案 UL Subject 1974，並即將獲美國、加拿大認可為國家標準。汰役電池再利用必須考量預估壽命和淘汰標準、拆解與重組的安全、以及回收流程、失效後會發生什麼事、和新系統相容等等問題。王凱魯博士也提到，「大部分的電池設計都不是讓你拆的。」要重新利用免不了拆解重組，UL標準就涵蓋要求從原始資訊、拆解重組、剔除不合格品、重組分級測試、運送準備等。台灣的汰役電池應用在儲能系統台灣去年夏天的限電，造成了大眾的恐慌與不便。在核能不能發展、火力發電會造成空氣汙染、太陽能要看天氣，風力的離岸發電是一個巨量經費投資的情況下，利用儲能設備的「移峰填谷」，即在用電離峰儲存多餘電力，在尖峰時刻釋放出來的方法，成了值得期待的短期紓解方案。由於汰役電池的再利用還處於起步階段，有人質疑買新的電池還比較便宜，不過中國大陸光去年就有近 70 萬輛新能源車，數字仍會繼續攀升，可預期的是，這些電動車汰換下來的電池數量將相當可觀，合理推測未來汰役電池的成本亦能夠大幅下降，將汰役電池運用在儲能系統成為趨勢。汰役電池再利用趨勢不可擋，安全是首要也是最重要的問題，鋰電池本身有不可避免的失效風險。因此電池梯次再利用，安全須從整體程序來把關，UL 標準有規範可依循。正視台灣未來儲能電池的來源、流程與產品，UL... read more

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