锂电池和材料安全隐患关键因素剖析及解决途径

摘要

作者研究发现，当前全球锂电池均存在不可避免的安全隐患，主要原因是锂电池材料及电池生产过程中夹
带金属微粒（国家标准定义技术指标为“磁性物质”）对电池造成微短路，形成热失控，从而引起锂电池着火、爆
炸。“磁性物质”主要来源于不锈钢生产设备运行中磨损而夹杂到各种金属盐类中。常规除磁设备不能吸附304、316
之类非磁性不锈钢（奥氏体型不锈钢是不具有磁性的物质，尽管其是含铁、铬、镍元素的金属合金）金属微粒，也
不能正确检测电池材料“磁性物质”的含量。这种情况未引起科学家和企业制造商的注意、重视。
　　不锈钢设备在运行中，不可避免磨损，其金属微粒只有是磁性物质，才能被除磁设备吸附，达到去除的目的。
故，采用含磁马氏体不锈钢代替不含磁奥氏体型不锈钢，可望达到降低磁性物质，防止锂电池内部微短路、热失控、
着火、爆炸。但是，这是一个系统工程，它不仅要解决电池及电池材料生产工艺的问题，还需要更多的相关材料配
合、统一合作，否则，不能得到很好的效果。
　　文中还分析了国家标准GB/T 41704-2022《锂离子电池正极材料检测方法 磁性异物含量和残余碱含量的测定》
“适用于锂离子电池正极材料中磁性异物含量和残余碱含量的测定。磁性异物含量测定范围为≥1 μg/kg，残余碱含
量测定范围（质量分数）为0.001% ～ 2.500%。注：磁性异物通常为铁、铬、镍﹑锌的单质或化合物”。
　　标准GB/T 41704-2022存在诸多问题：（1）“磁性异物通常为铁、铬、镍﹑锌的单质或化合物”显然不符合理论
和实际，铁、镍是可以被磁性设备吸附，可以达到去除及分析检测的预处理，其它，则不然；（2）“锂离子电池正极
材料中，磁性异物的来源主要是设备磨损、原料引入，为铁、铬、镍、锌的单质或化合物，存在形式一般是铁单质、
不锈钢等”，显然没有考虑，生产设备最主要的不锈钢是奥氏体型不锈钢，它是非磁性不锈钢，也就是说，它虽然是
含铁、铬、镍元素的金属合金，但它是非磁性的，不能被除磁设备吸附，即不能在产品工艺中吸附去除，也不能作
为磁棒吸附来进行分析铁、镍、铬等金属元素的定量分析测试。