从特斯拉的大型蓄电电池火灾看锂隐含的安全困境

上周，当特斯拉公司的一块电池在帮助加州供电的储能设施中起火时，批评者很快就蜂拥而上。曾正确预测2000年代中期住房崩溃的《大空头》作者迈克尔-伯利，也对这家电动车制造商进行了抨击。

然而，指责埃隆-马斯克的公司生产的电池不行，却忽略了一个问题的关键。相反，我们需要问的是，通常用于消费电子产品和电动汽车的锂离子电池组，是否应该被用于这种能源储存。毕竟，仅仅因为这些电池在小规模上运作良好，并不意味着它们适合于大型装置。

这些大型固定电池，主要用于储存来自可再生能源和其他来源的能量，在需求达到峰值时使用，能用于电网稳定。随着电力危机的迫近，这些电池组会被更频繁地使用。例如，在加州，它们现在对峰值容量的贡献是五年前的60倍，甚至比核电和风电还要多。在美国，去年的安装量增加了三倍，而它们在全球也在增加。

这也不是第一次事件。在世界各地，由于过热和制造缺陷等问题，电网规模的电池发生燃烧事故。在韩国已经发生了几起这样的火灾，还有一起发生在里奥戴尔的一个房车公园，在中国和澳大利亚的农村，等等。共同点是，这些大多是锂离子化学的产物，现在也是能源储存系统中最普遍的一个类型。

大多数现代电力系统都选择这种配方，因为它拥有更高的能量密度，以及更大的充电和放电效率，但是，大规模的使用伴随着巨大的风险。要知道，锂离子电池有一种挥发性、易燃的电解质。因此，虽然有保障措施来避免火灾，但所有可燃成分仍然存在。火焰可以通过连锁反应加速，这种反应也就是所谓的热失控。

大电池通常由几个电池挤在一起组成。电流在内部不断流动，从而会产生热量。如果组件之间没有障碍，一个部分的故障会迅速串联起来。虽然精心设计的（关键的）冷却系统的设备已经到位，但它占用了实际电源组的能量，减少了它的输出。此外，当充电时，金属锂的外衣会在表面形成，树枝状或针状结构会生长，并导致短路。

也有其他考虑。例如，在审查2019年和2012年的电池故障时，亚利桑那州委员会指出，有报告称"火焰长度为10英尺至15英尺的火灾增长为50英尺至75英尺的火焰长度，似乎是由来自机柜的易燃液体提供的。"在一次事件之后，花了近三个月的时间来排放滞留的能源。

这不仅仅是呼吁人们记住安全或对火灾的警觉性。这种技术的广泛使用的危险，颇为真实。世界上最重要的电池生产国--中国，去年在发生事故后启动了一项计划，要求停止使用某些类型的锂离子存储系统，其中包括与当代安培科技有限公司(宁德时代)有关的事件。今年早些时候，中国国家能源局发布了一份关于发电安全的文件，呼吁禁止使用某些配方的中大型动力电池组。

有可行的替代品。然而，政策制定者和公司似乎已经过早地决定，当涉及到这一关键技术时，锂离子成为唯一选择。相反，随着更多容量的上线，他们应该分析数据和风险。安全标准和测试方法正在改变。没有人想成为其他类型的电网规模电池的先行者。毕竟这些电池属于资本密集型，还没有被广泛使用。

当然，有些选择非常大，或效率不高，或需要额外的支持系统，使其价格更高一些。然而，这些比较指标的幅度很小，我们可以把安全放在前面和中心，特别是随着使用量的上升。这并不意味着退缩到旧的类型；化学也在改进，意味着制造商正在努力提高这些配方的能量密度。例如，钒氧化还原电池具有较低的平准化成本，可扩展，不会降解，也没有燃烧的风险。这些动力电池使用来自石油废料的回收金属，可以在不磨损的情况下进行充电和放电。

然后，还有麻省理工学院的唐纳德-萨多伊发明的液态金属电池，由熔融材料制成。这项由比尔-盖茨支持的技术在高温下运行，不使用可燃材料，所以没有火灾风险。其他几项技术，包括使用有机化合物制造的技术，也已经在研发中。这些电池的单元级成本远远低于锂离子。

这些电池是能源转型的一个关键部分。但是，这种颠覆性的技术可能很难消化，投资者往往过于关注密度、生命周期或千瓦时等标题因素，而忽略了严重的安全问题。

随着锂的价格创下纪录，无论如何，可能会没有足够的金属来为未来提供动力。系统将需要多样化，所以现在是时候寻找我们都能接受的技术了。因为，我们需要确保不出现迫在眉睫的火灾风险、高昂的成本或停电。

彭博社10月2日Anjani Trivedi的文章