勀傑科技團隊 著
鋰電池是一種利用鋰離子在正、負極之間移動來儲存和釋放電能的電池。由於具備高能量密度與長迴圈壽命，它已廣泛應用於手機、行動電源、電動車與儲能系統等裝置中。隨著電動化浪潮興起，鋰電池產業正處於高速成長的關鍵階段，然而，接連發生的火災與爆炸事件也為整個產業敲響了警鐘。
位於高雄某鋰電池工廠於 2025 年 7 月發生大規模火災，造成多名員工與消防人員受傷，現場爆炸聲連續不斷，顯示鋰電池在制程與儲存階段的高危特性。同年 9 月，中部某大學實驗室也傳出鋰電池測試過程異常升溫、冒煙爆炸的事件。這些案例使政府意識到鋰電池潛在的公共安全風險，陸續推出多項政策更新——包括儲能系統安全規範強化、鋰電池回收義務制度上路、航空攜帶限制調整及製造廠防火設施強化等措施，目的在於從產業鏈上中下游全面補齊安全管理缺口。
那麼，鋰電池為何會發生爆炸呢？
鋰電池爆炸的成因：微觀缺陷導致的熱失控
鋰電池的爆炸，多半源於內部短路與熱失控（Thermal Runaway）現象。當電池內部產生短路時，能量會瞬間轉化為熱能，導致溫度上升、電解液分解並產生氣體，使壓力迅速升高，最終引起燃燒或爆炸。而造成短路的真正根源，往往隱藏在材料的微觀缺陷中。
根據 SLAC 國家加速器實驗室 與 Thermo Fisher Scientific 的研究指出，大於 10 μm 的異常顆粒與枝晶結構（dendrite structure） 可能穿透隔膜，使正負極直接接觸而造成短路。這些異常顆粒可能來自粉末污染、制程不潔或材料混合不均，在高速充放電或高溫環境下更容易造成局部壓力集中與熱累積。
另一方面，枝晶的生成 也是造成鋰電池熱失控的主要因素之一。當電池在過充或低溫條件下運作時，金屬鋰會以針狀或樹枝狀形式沉積於負極表面，並逐漸延伸穿透隔膜。一旦枝晶接觸到正極，即會產生內部短路，引發劇烈的放熱反應。
此外，陰極顆粒破裂與壓實不均 也會造成結構不穩。陰極活性材料在反復充放電中若出現微裂縫，會導致材料剝落與離子傳導路徑中斷，進而增加內阻、造成局部過熱。壓實密度不均則使局部電流密度偏高，加速枝晶生長與氣體產生。這些微觀層級的問題最終會導致容量衰減、迴圈壽命下降，甚至在極端情況下引發爆炸。
因此，如何在樣品的微觀層級進行快速、精准且可重現的分析，成為電池研發與量產品質控管的關鍵。
科技產業的應對措施：從材料監測到智慧檢測的全鏈防護
隨著鋰電池需求急速成長，科技產業正積極以科學化、資料化的方式提升品質與安全管理。微觀結構的監控 已成為防止爆炸事故的關鍵。
1. Phenom ParticleX Battery：專為電池材料優化的自動化SEM分析系統
Phenom ParticleX Battery 是 Thermo Fisher Scientific 為電池產業設計的 全自動掃描式電子顯微鏡（SEM）系統。它整合了高效能成像、顆粒分析與相位辨識演算法，能夠針對電極粉末、顆粒與介面自動提取多項關鍵參數。
主要特點：
●全自動SEM成像與顆粒/相位分析：快速獲取尺寸、分佈、成分與形貌。
●AI工作流程：針對電極粉末與介面自動化分析，減少人工干預。
●高效能檢測：一次分析成百上千個顆粒，提升研發與品質控制效率。
●優化電池材料模型：內建陰極、陽極與固態電解質專用範本。
如果您正在研究新的電極配方、固態介面或嘗試透過微結構調控提升效能，ParticleX Battery 能協助您更快從樣品獲得關鍵見解。
2. Phenom XL G3：大樣品艙自動化桌上型SEM
搭載 Thermo Fisher Phenom XL G3 平臺的 ParticleX 系統，結合了速度、解析度與可靠性。它能分析尺寸高達 100 × 100 mm 的樣品，1min內完成成像，並支援 EDS 元素分析與 Python 自動化工作流程。
技術亮點：
●≤9 nm 高解析度成像，揭示顆粒與介面細節。
●CeB₆長壽命晶體燈絲 (3000 hrs)：提供穩定成像與長時間X-ray分析。
●整合式EDS分析（EID軟體）：點選即時元素識別，支援Line Scan與Fast Mapping。
●Thermo Scientific™ ChemiSEM™，以超快的信號處理和SEM和EDS的完美整合，可透過完整的微結構分析以瞭解樣品全貌。
●智慧化使用介面與互動式資料列（Databar）：新手也能輕鬆上手。
●PPI自動化控制：支援Python腳本，可針對不同樣品提供不同的自動化分析軟體。
●2kv低電壓、高感度BSD成像能力：讓非導電、低導電及對電子束敏感的樣品，在無需濺鍍的情況下也能獲得清晰影像。
●後續可升級擴充AI自動化成像及檢測功能。
3.應用實例：陰極污染分析與缺陷辨識
在實際應用中，Phenom SEM 透過 BSD（反射電子影像）與EDS元素映射，協助使用者判定污染源與材料分佈：
●EDS映射顯示 碳濃度上升，可能來自黏結劑殘留。
●Ni、Co、Mn 的濃度變化顯示材料壓實度差異。
●與正常區比較，異常區更具孔隙、顆粒破裂且平整度差。
這樣的自動化結果不僅節省人工判讀時間，更能提供可重現、量化的制程品質依據。
4. 政策監管與產業自律
臺灣政府也同步強化鋰電池相關政策：
●回收義務制度：2025 年起，超過 1 kg 的二次鋰電池須依法登記與繳納回收費，鼓勵廢棄電池迴圈利用。
●儲能與製造安全規範：要求儲能案場與製造工廠必須設置專用消防與通風設備，並落實危險物管理制度。
●航空運輸新規：更新鋰電池攜帶限制，防止高能量密度電池於機艙環境中發生熱失控。
這些政策的推動，使電池產業逐步從「反應性管理」邁向「預防性管理」，為臺灣在國際新能源供應鏈中建立更穩固的安全基礎。
結語：從風險到韌性，打造更安全的能源未來
鋰電池的爆炸風險並非不可避免，而是可以被科學管理所掌控。當產業從微觀材料品質、制程穩定性到系統安全設計全面優化，鋰電池將不再是潛在危險的能量記憶體，而是推動綠色能源轉型的核心力量。
勀傑科技 是 Thermo Fisher Scientific 在臺灣地區的重要合作夥伴，攜手推動先進電子顯微鏡技術在電池產業的應用升級。我們協助客戶導入 Phenom ParticleX Battery 與 Phenom XL G3 SEM，讓電池研發與品質控管更加智慧化與自動化，為鋰電池產業注入安全與創新的雙重驅動力。
從樣品製備、環境控制到自動化分析，勀傑科技 提供一站式解決方案。透過 Phenom 系列 的高效能、高精准成像能力，您可以在更短時間內掌握關鍵材料特性，快速發現潛在缺陷與污染源，顯著提升研發效率與產品可靠度。
選擇勀傑科技，讓每一次檢測都更精准，每一次創新都更安心。
資料參考來源：
1.https://focustaiwan.tw/society/202507140007
2.https://news.pts.org.tw/article/768907
3.https://kctech.com.tw/phenom-xl-g3/
4.https://kctech.com.tw/product/desktop-sem-phenom-particlex-battery/
5.https://kctech.com.tw/sem-eds-chemisem/
如果您對於掃描式電子顯微鏡(SEM)、顆粒分析、元素分析感興趣
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