[ EV知道 實驗室 ]日前，前途汽車邀請國家863電動車重大專項動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“充電時刻動力電池安全性問題漫談”的公開課。由于工作關系，我個人對于王老師的觀點還是頗為熟悉的。由于身負國家電動車電池安全的重任，王子冬一直對于車載動力電池的安全問題極為嚴格，對于存在的安全問題的批評之嚴厲甚至能讓初次接觸的人產生“這個人是不是新能源黑”的懷疑。

所以在剛聽到一個主機廠邀請動力電池安全專家做專題講座的消息時，我真的是頗為吃驚的。要知道對于現(xiàn)下努力推動電動汽車市場發(fā)展的主機廠宣傳部門來說，對王老師的講話可能恨不得都劃做“內部文件”。畢竟嚴格的說整個新能源汽車行業(yè)的動力電池在安全性上仍然存在著諸多問題，而這樣近乎負面的信息往往各大廠商“諱莫如深”的內容。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，當日現(xiàn)場，王子冬先生就動力電池發(fā)展趨勢、動力電池安全性以及解決安全性的難點展開了較為深入的分析。這里我嘗試這將對王老師的觀點進行一些總結與解讀。

一、電動汽車≠純電池驅動

首先，電動汽車并不等于純電池驅動，電池僅僅是一個新能源的存儲裝置。對于電動汽車的定義應當是電驅動汽車，而不僅僅是純靠電池驅動的汽車。

雖然如今的國內電池總成能量密度已經可以達到160Wh/kg，這在業(yè)界已經是一個相當優(yōu)秀的成績了。但我們回頭看看，汽油的能量密度是12222Wh/kg，在汽車上應用所轉化出的“等效能量密度”也在3000Wh/kg以上。據(jù)不少專家認為，如果電池總成的能量密度不達到500Wh/kg以上，從市場角度來講是不具備完全替代內燃機的可能性的。要實現(xiàn)這個指標，在電池領域將需要一次翻天覆地的全方位的技術跨越，難度極大。而這個跨越的較為長期過程中，新能源汽車需要一個適應性更好的過渡措施。

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中國電動汽車百人會論壇”所講：“我們更加要注重內燃機與電動化融合發(fā)展方面的技術革新。過去，我們在均質充量壓縮點燃（HCCI）、新型的循環(huán)、內燃機增程器、轉子發(fā)動機方面曾投入大量研發(fā)力量，但是它們難以獨立地覆蓋汽車發(fā)展的整個動態(tài)需求。現(xiàn)在，針對新型動力、混合動力系統(tǒng)方面，完全可以找到用武之地。因此，高效率增程式機電混合系統(tǒng)，將是今后的重點研發(fā)內容之一?！?/p>

在未來很長一段時間內，基于近年來在先進內燃機技術與電驅動技術方面的積累，將電驅動系統(tǒng)與內燃機結合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，研發(fā)高效率機電混合的增程式系統(tǒng)，使得整體社會上的車輛可以把能耗和排放降下來，將是一定時期內國家新能源汽車發(fā)展的重要指導方向。

二、過度追求純電續(xù)航里程不可行

目前行業(yè)內對于純電動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。而大電池組也有著嚴重的節(jié)能減排效率低下的問題。為了實現(xiàn)大續(xù)航里程，如今的電動汽車往往要配備80甚至100kWh的電池包，這樣的電池包質量往往會超過500kg。一輛乘用車攜帶著如此巨大的附加質量，可想而知其能耗會多么巨大。而且電池還有個不同于燃油的特點：質量基本恒定，電池是不會如同燃油一樣隨著消耗而減重的。燃油燒沒了就是沒了，而電池無論電量多少該多重就是多重。這就導致電池總成增重的影響更加突出。

筆者通過一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)了解到，其實我們大多數(shù)情況下我們平時90%單次出行里程都在120km以內，即便是作為營運車輛的出租車每天累計里程91%的樣本也是在360km以內、中值位于280km。也就是說，200km左右的續(xù)航里程已經可以應對大多數(shù)人的絕大多數(shù)使用。當然由于目前電池容量受溫度影響較大，這個數(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可能只會出現(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量的電池跑完它的整個壽命期。這無論是從經濟上、還是環(huán)保上，都是得不償失的行為。所以在電池技術取得突破性進展之前，電動汽車無限度的追求過大續(xù)航里程是不可行的。

當然，現(xiàn)在的電池電量管理水平仍然存在問題，導致車輛的續(xù)航里程估算嚴重不準確。同時充電設施的不完善，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、提升動力電池的安全性仍任重道遠

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

首先說污染。鋰電池在生產、使用（特別是起火爆炸后）、后處理（循環(huán)利用、報廢處理）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，目前仍處于摸索與完善的過程中。這個過程中，本身就存在著很大的風險。

再說熱失控。也就是我們日常不斷討論的鋰電池起火爆炸問題。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，正極的鋰原子會喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經由電解液游到負極去，進入負極的層狀結構里，并獲得一個電子，還原為鋰原子。放電時，整個程序倒過來（這就是搖椅電池的得名由來）。為了防止電池的正負極直接碰觸而短路，電池內會再加上一種擁有眾多細孔的隔膜來防止短路。好的隔膜還可以在電池溫度過高時，自動關閉細孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，防止危險發(fā)生。

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

那么除了生產環(huán)節(jié)造成的質量缺陷，導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內部產生的鋰枝晶，鋰枝晶的過度生長最終刺穿隔膜導致電池內部短路。一旦電池內到處都在發(fā)生微短路，電池溫度會逐漸升高，最后高溫將電解液氣體。當這種情形發(fā)生時，爆炸基本已經不可避免，因為現(xiàn)在的技術與日常使用現(xiàn)狀是無法對電池內部進行迅速精確的降溫處理的！

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

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

而隨著國家補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)因為在根本性技術上無法取得突破，就通過減少電池的安全性結構來“減員增效”。特別是電池內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)在大功率應用場景的動力電池上，安全性必然受到致命的影響。

要知道即便我們在預設條件下的安全預防已經做的非常好，但面對新能源汽車已經頗為巨大的保有量和實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行業(yè)研究的問題。

況且，電池安全并不只是車輛壽命期內的事情，電池生產、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、完整以及充足的經驗。近年來，電池生產廠、回收廠乃至運輸環(huán)節(jié)發(fā)生的事故也是屢見不鮮。

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

而國內來說，前途汽車旗下的動力電池配套企業(yè)華特動力就采用了頗具特色的質量管理體系。一般來說電池包的生產廠家只需要在供應商在把電芯發(fā)來之后，對收到的電芯進行質量管理和檢測即可，但華特電動為了盡可能保證電池單體的“一致性”，對供應商電芯生產過程遵循嚴格的監(jiān)控機制。生產期間，前途汽車工作人員到卡耐駐場監(jiān)控，嚴格把關電芯質量。由于電芯的原材料不同批次間不可避免的存在細微差異，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。

對于華特電動這種嚴格到甚至“干涉供應商內政”的全程質量管控方式，中國汽車工程學會名譽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)在中國電動車行業(yè)中，電池設計思路最安全的，沒有之一。”

總結：

愛之切責之深，只有真正的把安全心中才會對于我們現(xiàn)階段存在問題痛心疾首。對于新能源汽車領域、特別是動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)的關切，在會上特別囑托媒體要對動力電池安全問題深入研究、準確報道，切不可斷章取義、人與人云。新能源戰(zhàn)略是關系到未來我國能源安全、關系到我們全體中國人發(fā)展權的重大問題，一定要全力的推動下去。

（文中部分圖片來源自網絡）