[ EV知道 實(shí)驗(yàn)室 ]日前，前途汽車邀請國家863電動(dòng)車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池測試中心主任王子冬先生在做客北京前途·驛，為其客戶與媒體帶來了一場主題為“充電時(shí)刻動(dòng)力電池安全性問題漫談”的公開課。由于工作關(guān)系，我個(gè)人對于王老師的觀點(diǎn)還是頗為熟悉的。由于身負(fù)國家電動(dòng)車電池安全的重任，王子冬一直對于車載動(dòng)力電池的安全問題極為嚴(yán)格，對于存在的安全問題的批評之嚴(yán)厲甚至能讓初次接觸的人產(chǎn)生“這個(gè)人是不是新能源黑”的懷疑。

所以在剛聽到一個(gè)主機(jī)廠邀請動(dòng)力電池安全專家做專題講座的消息時(shí)，我真的是頗為吃驚的。要知道對于現(xiàn)下努力推動(dòng)電動(dòng)汽車市場發(fā)展的主機(jī)廠宣傳部門來說，對王老師的講話可能恨不得都劃做“內(nèi)部文件”。畢竟嚴(yán)格的說整個(gè)新能源汽車行業(yè)的動(dòng)力電池在安全性上仍然存在著諸多問題，而這樣近乎負(fù)面的信息往往各大廠商“諱莫如深”的內(nèi)容。如今被這么光明正大的擺在公眾（特別是自身客戶）面前、任由媒體傳播，作為新能源汽車行業(yè)一員的前途汽車不可不謂是“膽大妄為”啊。

果不其然，當(dāng)日現(xiàn)場，王子冬先生就動(dòng)力電池發(fā)展趨勢、動(dòng)力電池安全性以及解決安全性的難點(diǎn)展開了較為深入的分析。這里我嘗試這將對王老師的觀點(diǎn)進(jìn)行一些總結(jié)與解讀。

一、電動(dòng)汽車≠純電池驅(qū)動(dòng)

首先，電動(dòng)汽車并不等于純電池驅(qū)動(dòng)，電池僅僅是一個(gè)新能源的存儲(chǔ)裝置。對于電動(dòng)汽車的定義應(yīng)當(dāng)是電驅(qū)動(dòng)汽車，而不僅僅是純靠電池驅(qū)動(dòng)的汽車。

雖然如今的國內(nèi)電池總成能量密度已經(jīng)可以達(dá)到160Wh/kg，這在業(yè)界已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)優(yōu)秀的成績了。但我們回頭看看，汽油的能量密度是12222Wh/kg，在汽車上應(yīng)用所轉(zhuǎn)化出的“等效能量密度”也在3000Wh/kg以上。據(jù)不少專家認(rèn)為，如果電池總成的能量密度不達(dá)到500Wh/kg以上，從市場角度來講是不具備完全替代內(nèi)燃機(jī)的可能性的。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)指標(biāo)，在電池領(lǐng)域?qū)⑿枰淮畏旄驳氐娜轿坏募夹g(shù)跨越，難度極大。而這個(gè)跨越的較為長期過程中，新能源汽車需要一個(gè)適應(yīng)性更好的過渡措施。

正如新能源汽車戰(zhàn)略的重要發(fā)起人、全國政協(xié)副主席、前中國科技部部長萬鋼早前在“2018中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇”所講：“我們更加要注重內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)化融合發(fā)展方面的技術(shù)革新。過去，我們在均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃（HCCI）、新型的循環(huán)、內(nèi)燃機(jī)增程器、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)方面曾投入大量研發(fā)力量，但是它們難以獨(dú)立地覆蓋汽車發(fā)展的整個(gè)動(dòng)態(tài)需求。現(xiàn)在，針對新型動(dòng)力、混合動(dòng)力系統(tǒng)方面，完全可以找到用武之地。因此，高效率增程式機(jī)電混合系統(tǒng)，將是今后的重點(diǎn)研發(fā)內(nèi)容之一。”

在未來很長一段時(shí)間內(nèi)，基于近年來在先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)與電驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面的積累，將電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)結(jié)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，研發(fā)高效率機(jī)電混合的增程式系統(tǒng)，使得整體社會(huì)上的車輛可以把能耗和排放降下來，將是一定時(shí)期內(nèi)國家新能源汽車發(fā)展的重要指導(dǎo)方向。

二、過度追求純電續(xù)航里程不可行

目前行業(yè)內(nèi)對于純電動(dòng)汽車解決里程焦慮的辦法無外是更快的充電速度與更大的裝機(jī)電池容量。而這兩種方式都存在著很大的問題。

快充，一對現(xiàn)有電網(wǎng)存在巨大的壓力，二是大電流是對充電安全性有巨大的考驗(yàn)。而大電池組也有著嚴(yán)重的節(jié)能減排效率低下的問題。為了實(shí)現(xiàn)大續(xù)航里程，如今的電動(dòng)汽車往往要配備80甚至100kWh的電池包，這樣的電池包質(zhì)量往往會(huì)超過500kg。一輛乘用車攜帶著如此巨大的附加質(zhì)量，可想而知其能耗會(huì)多么巨大。而且電池還有個(gè)不同于燃油的特點(diǎn)：質(zhì)量基本恒定，電池是不會(huì)如同燃油一樣隨著消耗而減重的。燃油燒沒了就是沒了，而電池?zé)o論電量多少該多重就是多重。這就導(dǎo)致電池總成增重的影響更加突出。

筆者通過一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)了解到，其實(shí)我們大多數(shù)情況下我們平時(shí)90%單次出行里程都在120km以內(nèi)，即便是作為營運(yùn)車輛的出租車每天累計(jì)里程91%的樣本也是在360km以內(nèi)、中值位于280km。也就是說，200km左右的續(xù)航里程已經(jīng)可以應(yīng)對大多數(shù)人的絕大多數(shù)使用。當(dāng)然由于目前電池容量受溫度影響較大，這個(gè)數(shù)字可能還要略放大一些。

而我們的現(xiàn)狀卻是僅僅為了一年內(nèi)可能只會(huì)出現(xiàn)的幾次使用需求，更多的只是為了解決大家的“里程焦慮”，就要汽車背著多了一倍多質(zhì)量的電池跑完它的整個(gè)壽命期。這無論是從經(jīng)濟(jì)上、還是環(huán)保上，都是得不償失的行為。所以在電池技術(shù)取得突破性進(jìn)展之前，電動(dòng)汽車無限度的追求過大續(xù)航里程是不可行的。

當(dāng)然，現(xiàn)在的電池電量管理水平仍然存在問題，導(dǎo)致車輛的續(xù)航里程估算嚴(yán)重不準(zhǔn)確。同時(shí)充電設(shè)施的不完善，特別是失效率（損壞、被占、不開放等）過高更加加劇了“里程焦慮”。這也都是繼續(xù)我們加大投入、努力解決的問題。

三、提升動(dòng)力電池的安全性仍任重道遠(yuǎn)

電池安全性的問題無論是哪個(gè)環(huán)節(jié)、階段出現(xiàn)的，其實(shí)總結(jié)起來關(guān)鍵就是兩個(gè)問題：熱失控與污染。

首先說污染。鋰電池在生產(chǎn)、使用（特別是起火爆炸后）、后處理（循環(huán)利用、報(bào)廢處理）過程中，都存在了大量污染物。這些污染如何處理、如何監(jiān)督、如何糾錯(cuò)，目前仍處于摸索與完善的過程中。這個(gè)過程中，本身就存在著很大的風(fēng)險(xiǎn)。

再說熱失控。也就是我們?nèi)粘２粩嘤懻摰匿囯姵仄鸹鸨▎栴}。先說說為什么鋰電池這東西為什么這么愛爆炸。

從鋰電池原理上看，鋰離子電池充電時(shí)，正極的鋰原子會(huì)喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經(jīng)由電解液游到負(fù)極去，進(jìn)入負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)里，并獲得一個(gè)電子，還原為鋰原子。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過來（這就是搖椅電池的得名由來）。為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會(huì)再加上一種擁有眾多細(xì)孔的隔膜來防止短路。好的隔膜還可以在電池溫度過高時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，防止危險(xiǎn)發(fā)生。

大家發(fā)現(xiàn)了問題沒有，鋰電池內(nèi)部之所以可以不短路其實(shí)完全倚仗著隔膜。而這個(gè)隔膜的厚度僅僅幾十微米，一旦隔膜破裂導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，也就最終導(dǎo)致了“熱失控”。

那么除了生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成的質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致電池隔膜破損的主要因素就是電池遭遇過充或電流過大時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的鋰枝晶，鋰枝晶的過度生長最終刺穿隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。一旦電池內(nèi)到處都在發(fā)生微短路，電池溫度會(huì)逐漸升高，最后高溫將電解液氣體。當(dāng)這種情形發(fā)生時(shí)，爆炸基本已經(jīng)不可避免，因?yàn)楝F(xiàn)在的技術(shù)與日常使用現(xiàn)狀是無法對電池內(nèi)部進(jìn)行迅速精確的降溫處理的！

電流過大，負(fù)極不能接納更多的鋰離子導(dǎo)致形成枝晶，刺穿隔膜造成短路。這也是為什么如今的鋰電池應(yīng)用中要嚴(yán)格控制電池的充放電倍率的關(guān)鍵性因素。

而過充造成的爆炸，就更為常見的。電池過充后材料結(jié)構(gòu)坍塌，極片上到處都是針狀鋰金屬結(jié)晶，刺穿點(diǎn)到處都是！更嚴(yán)重的過充引發(fā)內(nèi)部短路造成的這種爆炸，并不一定發(fā)生在充電的當(dāng)時(shí)。還有這樣一種情況，電池溫度還未高到讓材料燃燒、產(chǎn)生的氣體也未足以撐破電池外殼時(shí)，我們就終止充電。這時(shí)眾多的微短路所產(chǎn)生的熱，慢慢的將電池溫度提高，經(jīng)過一段時(shí)間后，才發(fā)生爆炸。這也是我們目前很難精確預(yù)報(bào)電池起火的原因之一。

而隨著國家補(bǔ)貼政策對于電池能量密度的要求不斷快速提高，很多企業(yè)因?yàn)樵诟拘约夹g(shù)上無法取得突破，就通過減少電池的安全性結(jié)構(gòu)來“減員增效”。特別是電池內(nèi)占比頗大的隔膜慘遭毒手，厚度是一減再減，從原本的幾十微米被縮減到甚至不足十微米。數(shù)量級的厚度差距，體現(xiàn)在大功率應(yīng)用場景的動(dòng)力電池上，安全性必然受到致命的影響。

要知道即便我們在預(yù)設(shè)條件下的安全預(yù)防已經(jīng)做的非常好，但面對新能源汽車已經(jīng)頗為巨大的保有量和實(shí)際使用中的面對極端情況，各種小概率事件的發(fā)生也是不可避免的。而隨著車載電池容量的增大，一旦發(fā)生了事故，如何保障乘客安全、如何保證環(huán)境安全都是需要各相關(guān)行業(yè)研究的問題。

況且，電池安全并不只是車輛壽命期內(nèi)的事情，電池生產(chǎn)、回收再利用、廢品處理等全壽命期的安全都是需要考慮的環(huán)節(jié)。而在這些方面，業(yè)界并沒有非常完善、完整以及充足的經(jīng)驗(yàn)。近年來，電池生產(chǎn)廠、回收廠乃至運(yùn)輸環(huán)節(jié)發(fā)生的事故也是屢見不鮮。

業(yè)界目前對于動(dòng)力電池安全的保障，特別是關(guān)鍵性的電池一致性問題，更多的要從生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。王子冬先生舉了一個(gè)例字：“2003年去日本考察時(shí)，我曾問過日本電池專家，他說我們做動(dòng)力電池是一模一樣的。豐田混合動(dòng)力的車用的是液晶電池，生產(chǎn)速度48秒一個(gè)電池。我當(dāng)時(shí)詢問不合格電池是怎么挑出來，他停了三到五分鐘的時(shí)間，日本廠長想了半天，說這個(gè)問題沒法回答，他說我們生產(chǎn)的電池就不可能有不合格的。他說你想我48秒一個(gè)電池組，一個(gè)電池組當(dāng)中有30-40個(gè)模塊，一個(gè)模塊6個(gè)電池，一天有幾十萬的電池要做。所以一旦出現(xiàn)幾個(gè)不合格的電池，比重做一天的電池量還要花成本高?！?/p>

而國內(nèi)來說，前途汽車旗下的動(dòng)力電池配套企業(yè)華特動(dòng)力就采用了頗具特色的質(zhì)量管理體系。一般來說電池包的生產(chǎn)廠家只需要在供應(yīng)商在把電芯發(fā)來之后，對收到的電芯進(jìn)行質(zhì)量管理和檢測即可，但華特電動(dòng)為了盡可能保證電池單體的“一致性”，對供應(yīng)商電芯生產(chǎn)過程遵循嚴(yán)格的監(jiān)控機(jī)制。生產(chǎn)期間，前途汽車工作人員到卡耐駐場監(jiān)控，嚴(yán)格把關(guān)電芯質(zhì)量。由于電芯的原材料不同批次間不可避免的存在細(xì)微差異，因此華特要求卡耐供貨的每一批電芯，都必須采用同一批原材料。

對于華特電動(dòng)這種嚴(yán)格到甚至“干涉供應(yīng)商內(nèi)政”的全程質(zhì)量管控方式，中國汽車工程學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長付于武稱贊為“第一次聽說這種管控方式，但是這種管控思想非常系統(tǒng)，我贊同這種做法。”而王子冬更是曾直言“前途汽車是現(xiàn)在中國電動(dòng)車行業(yè)中，電池設(shè)計(jì)思路最安全的，沒有之一。”

總結(jié)：

愛之切責(zé)之深，只有真正的把安全心中才會(huì)對于我們現(xiàn)階段存在問題痛心疾首。對于新能源汽車領(lǐng)域、特別是動(dòng)力電池存在安全性問題，我們不能回避，但同樣也不能逃避。王子冬先生正是出于對于新能源事業(yè)的關(guān)切，在會(huì)上特別囑托媒體要對動(dòng)力電池安全問題深入研究、準(zhǔn)確報(bào)道，切不可斷章取義、人與人云。新能源戰(zhàn)略是關(guān)系到未來我國能源安全、關(guān)系到我們?nèi)w中國人發(fā)展權(quán)的重大問題，一定要全力的推動(dòng)下去。

（文中部分圖片來源自網(wǎng)絡(luò)）