臺泥三元電池工廠大火難撲滅 專家：熱失控可能成因有7種

臺南大學綠色能源科技學系教授暨環境與生態學院院長張家欽也是「鋰電池產學聯盟」召集人。陳煜攝影

臺泥（1101）集團旗下鋰電池廠三元能源科技工廠凌晨爆炸引發大火，持續悶燒超過8小時才獲得控制，鋰三元電池熱失控反應快爆炸激烈，而磷酸鋰鐵電池熱失控主要現象是延燒，電池材料各有不同安全風險，究竟一般高能量密度鋰三元電池熱失控成因有哪些？臺南大學鋰離子電池研究發展中心主任張家欽指出，一般常見有7種因素造成。

臺灣積極發展自主技術，要讓電池芯國產化，而臺灣最大一座超級電池工廠14日發生火災事故，也引發國人對電池安全性風險管理注意。

由於三元電池（包含NMC鎳錳鈷氧化物 或 NCA 鎳鈷鋁氧化物系統）具有高能量密度，能給予電動車較長續航力，也能廣泛應用在儲能系統上，但如特斯拉電動車火燒車事件及此次電池廠火災，都凸顯三元電池相對存在較高的安全風險。

張家欽受訪指出，不對三元能源事件做評論，尊重靜待調查報告出爐。他表示，僅就電池技術來說，三元電池可能發生的安全事件（如熱失控、起火、爆炸）主要因素，共可依「內因」及「外因」兩類共7種因素。

先從內因方面，也就是電池材料與內部缺陷方面來說，電池發生安全事件可能來自：正極材料（NMC/NCA）熱穩定性差，可能因高鎳材料在高溫下易釋放氧氣，與電解液劇烈反應，引發熱失控。

其次，負極（石墨）鋰枝晶生長可能導致短路：他指出，若電池過充、低溫充電或SEI膜不穩定，易導致鋰枝晶刺穿隔離膜，造成內部短路。另一個因素同樣跟隔離膜有關，就是若隔離膜熱收縮或破損時，遇高溫可能收縮失效，失去電極隔離功能導致短路。

第四因素來自：電解液易燃性與副反應產氣。張家欽指出，三元電池多使用含有EC、DEC、EMC等易燃碳酸酯溶劑，這些EC（Ethylene Carbonate，碳酸乙烯酯）、DEC（Diethyl Carbonate，碳酸二乙酯）、EMC（Ethyl Methyl Carbonate，碳酸乙甲酯）都是揮發性高、易燃的液體，用來幫助鋰離子在電池內部移動，若發生熱失控時會產生可燃氣體引發連鎖反應。

第五種因素來自內部製程瑕疵。他舉例，若極片卷繞不良、粉塵污染、焊接不良等，會導致電池局部短路或電化學反應不穩定。

最後兩類熱失控成因來自外因，也就是電池的使用環境與人爲因素。第一種是電池過充/過放，他解釋，若充電器異常，可能造成電壓異常，導致鋰三元材料分解與熱失控。

第二種則是外部短路或機械撞擊。他表示，若電池遇到大力撞擊或設備摔落等情況，容易電池外殼破裂，發生短路與放熱反應。

臺泥旗下三元能源科技公司高雄廠昨十四日清晨五時四分驚傳大火，該廠區是建制全臺首座超級電池工廠，現場高溫，消防局出動智慧滅火機器人。記者劉星君／翻攝