清華大學(xué)馮旭寧：現(xiàn)在還沒有能夠達(dá)到車輛使用的“全固態(tài)電池”

時(shí)間:2019-09-27 09:44來源:第一電動(dòng) 作者:安小曼
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      專訪前一天，我問：“需要我提供一份專訪提綱嗎？”馮旭寧的助理笑笑說：“馮博士說不用提綱，所有你感興趣的問題都可以問。”
 
      馮旭寧，清華大學(xué)助理研究員，清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室主任，中國科協(xié)青年人才托舉工程選拔人才之一。他長期從事新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)“熱安全特性、建模與管理”方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。在大容量鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的熱失控誘發(fā)與蔓延特性測(cè)試、機(jī)理分析、建模與防控技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池?zé)崾Э靥匦杂刹豢蓽y(cè)到可測(cè)，由可測(cè)到定量可測(cè)，由定量可測(cè)到可定量預(yù)測(cè)的技術(shù)進(jìn)步。
 
      翌日，清華大學(xué)汽車工程系辦公樓3層，我到達(dá)時(shí)，馮旭寧還在開會(huì)。20分鐘后，我見到了他。和我想象中的“主任”不一樣，馮旭寧很年輕，講話是標(biāo)準(zhǔn)理工男式的簡單和邏輯分明。
 
      會(huì)議室中還有一桌人在做討論，他隨便找了個(gè)位子坐下說，我們直接開始吧。我面露難色，意指還要錄音，需要一個(gè)安靜點(diǎn)的環(huán)境。他帶著我換了一間略顯狹小的辦公室，有些尷尬地笑笑：“我們辦公室緊張，老師學(xué)生都混著用。”
 
      在這間安靜的辦公室里，如助理說的那樣，馮旭寧解答了所有我感興趣的問題，其中包括“電動(dòng)車自燃到底怎么引起的？電池的技術(shù)突破到了怎樣的程度？用戶如何滅火？用多久逃生？”
 
      馮旭寧說，從熱失控的某些角度出發(fā)，磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池要“好”；固態(tài)電池是更安全的，但一定要在“固態(tài)”前面加個(gè)“全”字，現(xiàn)在這種電池還未量產(chǎn)，也沒有車企在應(yīng)用，但是大家都還很期待。他還說，特斯拉的一些充電自燃事故可能是因?yàn)榭斐溥^多導(dǎo)致的�，F(xiàn)在已經(jīng)有技術(shù)可以解決這個(gè)問題，但如果要求更快充電速度的話，解決方案的成本還是較高。
 
      以下為對(duì)話實(shí)錄：（在不改變嘉賓原意的情況下，第一電動(dòng)做了刪減校對(duì)）
 
事故復(fù)雜，原因難找，責(zé)任多方
 
     第一電動(dòng)：為什么電動(dòng)車安全這么大的事情，迄今為止仍然很少有權(quán)威機(jī)構(gòu)去談?wù)摚侩妱?dòng)車自燃到底是怎樣引起的？
 
      馮旭寧：首先，從企業(yè)的角度出發(fā)，它們需要維護(hù)自己的產(chǎn)品形象以及利益。
 
      其次，就是責(zé)任的界定。事故發(fā)生，有時(shí)是電池的原因，有時(shí)是整車的原因，還有可能是Pack廠的原因。界定清楚以后，有一方要承擔(dān)責(zé)任，就可能要召回，要賠很多的錢，這方面大家都比較謹(jǐn)慎。
 
      最后，從調(diào)查的角度來看，電池自燃的原因比較復(fù)雜，很多因果之間的聯(lián)系并不是充分和必要的。很多原因是出于“猜測(cè)”，可能那并不是真實(shí)的原因。并且，一般我們?nèi)プ鍪鹿收{(diào)查時(shí)，燃燒后的現(xiàn)場(chǎng)是比較慘烈的，尤其是三元電池，燒完后基本只�；覡a，能夠查出來的信息非常少，想要做后續(xù)的事故調(diào)查也非常困難。
 
      但是從研究的角度出發(fā)，我們還是希望把這個(gè)問題搞清楚，不讓它再次發(fā)生。具體到操作上，我們會(huì)把所有可能誘發(fā)的原因都做重現(xiàn)性的實(shí)驗(yàn)，然后去推斷它最有可能的事故起因，如果跟事故的實(shí)際情況跟實(shí)驗(yàn)非常接近，我們?cè)偃ジ髽I(yè)溝通。如果我們跟企業(yè)溝通事故調(diào)查的結(jié)果，我們肯定要簽保密協(xié)議，所以也不能對(duì)外宣稱哪個(gè)車哪天出事故了，它的原因是什么。但是，我們還是會(huì)知道事故車輛的一些信息。
 
      目前，我們跟國內(nèi)大部分的整車廠和電池廠都建立了合作的關(guān)系，合作的焦點(diǎn)就是在電池安全方面，歐陽老師（歐陽明高）建立了電池安全實(shí)驗(yàn)室，就是為了專注于電池安全方面的研究。
 
熱失控來說，磷酸鐵鋰比三元的要“好”
 
     第一電動(dòng)：那現(xiàn)在可以細(xì)化地講一下，電池自燃的原因到底有哪些嗎？
 
      馮旭寧：雖然事故有各種各樣的形式，但是從失效模式上來看可以歸結(jié)為機(jī)械濫用、電濫用或熱濫用。不過，近期研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)電池來說，在機(jī)理層面導(dǎo)致電池失效的是電化學(xué)濫用。這些濫用使電池的實(shí)際負(fù)荷超過了它的正常工作范圍，引發(fā)一系列的化學(xué)副反應(yīng)，最后導(dǎo)致電池的熱失控。
 
      前面三種濫用現(xiàn)在已經(jīng)被寫進(jìn)法規(guī)和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，在產(chǎn)品出廠前已經(jīng)進(jìn)行了有效約束。
 
      但是機(jī)電熱濫用的深層次問題是電化學(xué)的濫用，尤其是在新材料體系電池的使用過程當(dāng)中，電化學(xué)濫用的問題始終存在，對(duì)應(yīng)的機(jī)電熱濫用形式會(huì)發(fā)生變化，有的時(shí)候在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)里面就沒有辦法預(yù)見這件事情的發(fā)生。
 
      最新的像超快速充電導(dǎo)致負(fù)極析鋰這個(gè)問題，在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)里就沒有約束，但是在電化學(xué)濫用層面，它的問題就已經(jīng)出現(xiàn)了。
 
     第一電動(dòng)：你講到尤其是現(xiàn)在三元電池和高鎳的更容易發(fā)生熱失控。我之前看過一些分析，說磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э氐臏囟扰R界值會(huì)比較高，可能在200-400度，三元大概在120度，這是不是就意味著三元鋰電池更容易熱失控？更不安全？
 
      馮旭寧：之前我們做過一些統(tǒng)計(jì)，把電池?zé)崾Э氐臏囟确殖闪巳悾琓1是電池自生熱的起始溫度，T2是熱失控發(fā)生時(shí)的溫度，是不可逆轉(zhuǎn)的溫度，超過這個(gè)T2，電池會(huì)把能量全都釋放出來并達(dá)到最高溫度T3。
 
      相同正極材料體系的電池，因?yàn)殡姵卦O(shè)計(jì)水平的不同，T1，T2，T3方面的差異也可能很大，您提到的針對(duì)三元電池的溫度臨界值在120℃，這可能是某些較差的樣品的測(cè)試結(jié)果，用來評(píng)判三元電池的安全性是不太公平的。
 
      我們來看這三個(gè)特征溫度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，當(dāng)前的電池普遍采用石墨或碳負(fù)極，他們的T1是普遍相似的，反映熱失控觸發(fā)溫度的T2反倒沒什么規(guī)律，反映熱失控最高溫度的T3則和材料體系有關(guān)，比較有規(guī)律。
 
      T1主要是石墨負(fù)極開始失效的溫度。它主要是跟負(fù)極有關(guān)，所以只要采用的相同的負(fù)極材料和類似的電解液，它們的T1應(yīng)該是比較接近的。我們有一個(gè)T1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，它主要集中在100-110℃這個(gè)位置。只要是采用石墨或碳負(fù)極的電池，差不多都是這個(gè)結(jié)果。
 
      但是，T1也會(huì)有的好，有的不好，可以通過電解液的添加劑使得電池石墨負(fù)極表面的SEI膜增厚。SEI膜越厚，它的熱穩(wěn)定性就越高，所以T1可能就更高一點(diǎn)，也就是從T1的角度來說這款電池是更穩(wěn)定的。
 
      我們針對(duì)材料體系相似的電池，測(cè)試了很多不同廠家的樣品。比如說磷酸鐵鋰電池，它不同的樣品有的T2比較高，有的T2就也會(huì)比較低�，F(xiàn)在有些研究機(jī)構(gòu)只測(cè)試了兩個(gè)種類，比如說磷酸鐵鋰測(cè)了一款，三元測(cè)了一款，它發(fā)布出來的數(shù)據(jù)就是片面的。
 
      但是有一點(diǎn)是可以確定的，熱失控最高溫度T3是有規(guī)律的。T3是等于整個(gè)材料體系釋放能量的過程。簡單來說，正極有一個(gè)較高的氧化性化學(xué)勢(shì)，負(fù)極有一個(gè)較低的還原性化學(xué)勢(shì)。它們兩個(gè)的差異顯示為電池的電壓，在提高電池比能量的過程中，也拉大了這個(gè)化學(xué)勢(shì)差。
 
      熱失控是什么過程呢？目前我們認(rèn)為，熱失控就是整個(gè)電化學(xué)體系崩潰以后，兩個(gè)方向把整個(gè)電化學(xué)勢(shì)的能量都釋放出來的過程。這個(gè)過程來說，磷酸鐵鋰的化學(xué)勢(shì)差較低，三元材料的化學(xué)勢(shì)差較高。三元材料一瞬間釋放出的熱失控能量，肯定是要比磷酸鐵鋰的釋放能量要多。所以從T3的角度來說，它和比能量之間的關(guān)聯(lián)性還是比較強(qiáng)的。
 
     第一電動(dòng)：所以從T3的角度來看，磷酸鐵鋰比三元的要“好”。
 
      馮旭寧：對(duì)，磷酸鐵鋰的一般就是500度左右，不再高于這個(gè)數(shù)了；三元隨著鎳含量的增高，溫度是一直在增加的，三元811電池的T3可能到1200度以上。
 
固態(tài)電池前面要加“全”，目前技術(shù)尚不成熟，沒有車企應(yīng)用
 
     第一電動(dòng)：那固態(tài)電池呢？它安全嗎？
 
      馮旭寧：我們期待的、沒有有機(jī)電解液、不會(huì)發(fā)生燃燒的固態(tài)電池是這樣的，它必須在名字前面加一個(gè)“全”字才有效，就是“全固態(tài)”。不加“全”字的固態(tài)電池，其中還是可能有會(huì)發(fā)生燃燒的有機(jī)電解液的。
 
      用戶最關(guān)心的是電池的燃燒問題。前面說，鋰電池有熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，但是熱失控和起火的關(guān)系不是充分必要的。起火是因?yàn)樗锩娴碾娊庖菏怯袡C(jī)的，這些碳酸酯類，這類易揮發(fā)的小分子有機(jī)溶劑是很容易發(fā)生燃燒的�，F(xiàn)有的鋰離子電池在熱失控的過程中，這些碳酸酯類的有機(jī)溶劑會(huì)噴出來，然后它就會(huì)在電池外面發(fā)生燃燒。
 
      液態(tài)電解液容易揮發(fā)，容易燃燒，那變成固體電解質(zhì)不就穩(wěn)定了，不燃燒了嗎？我們所給予厚望的固態(tài)電池，從本征安全性上來說，就是有這種誘人的屬性。
 
      最早大家提出固態(tài)電池的概念，就是我要把液態(tài)電解液全部都改成固態(tài)，就叫固態(tài)電池了。但是，如果在液體里面增加一些固態(tài)電解質(zhì)，或者是在固態(tài)電解質(zhì)里面增加一些液體，這種電池叫什么電池呢？有的人說叫半固態(tài)電池或者是半液態(tài)電池，但是半固態(tài)和半液態(tài)都是同一件事，目前都叫“固態(tài)電池”，不加“全”字。
 
      從發(fā)論文的角度來說，學(xué)界現(xiàn)在要求必須得是全固態(tài)電池，才是真正意義上把有機(jī)電解液全部都去掉的電池。
 
      所以，嚴(yán)格意義上講，在有機(jī)電解液里面加了一些固態(tài)的，或者是在固態(tài)里面加了有機(jī)電解液，是可以打廣告宣稱這個(gè)電池就是固態(tài)電池了。所以，現(xiàn)在的固態(tài)電池安全性好不好，還得看液態(tài)電解液占的比例是多少。如果液態(tài)比例還占90%，顯然其實(shí)這個(gè)失控和燃燒問題是沒有很好解決的。
 
     第一電動(dòng)：也就是說，全固態(tài)電池是真的可以有效提高安全性？
 
      馮旭寧：現(xiàn)在是這樣，因?yàn)楣虘B(tài)電池還沒有大規(guī)模量產(chǎn)的電芯，我們的測(cè)試數(shù)據(jù)也非常有限。但有一個(gè)問題，固態(tài)電解質(zhì)的涂層可能含硫、氮，這些物質(zhì)在高溫情況下會(huì)釋放出比如說氮氧化物、二氧化硫以及硫化氫等一些高爆性氣體，它的安全問題就轉(zhuǎn)化成了新的問題。
 
      但是現(xiàn)在從安全性角度而言，為什么大家還是認(rèn)為它更好一些呢？是因?yàn)樗_實(shí)替代了有機(jī)電解液，你去點(diǎn)它也點(diǎn)不著，但是點(diǎn)它以后，它釋放出來的氣體會(huì)不會(huì)燃燒，會(huì)不會(huì)爆炸呢？這個(gè)是目前研究領(lǐng)域還不清楚的事情。
 
     第一電動(dòng)：有報(bào)道稱，蔚來汽車的固態(tài)電池或?qū)⑦M(jìn)入規(guī)模生產(chǎn)了。以你目前對(duì)汽車行業(yè)的了解來說，現(xiàn)在新能源車企使用“全固態(tài)電池”的可能性大嗎？
 
      馮旭寧：現(xiàn)在全固態(tài)電池應(yīng)用于新能源汽車顯然還是不成熟的。但是，中國和日本在全固態(tài)電池研發(fā)方面都是走在世界前列的，也是最有望最先做出量產(chǎn)的“全固態(tài)電池”，至于說規(guī)模化生產(chǎn)的固態(tài)電池，剛才已經(jīng)明確了它的概念，顯然也是有可能的。
 
      我們還是要客觀看待新生事物，辯證地認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過程，從鋰離子電池的發(fā)展歷程來看，90年代之前我們連鋰離子電池都沒有得用呢。說不定固態(tài)電池很快能夠在工程化生產(chǎn)中取得突破，我們也期待這一天能夠早日到來。
 
      現(xiàn)在來說，還沒有能夠達(dá)到車輛使用的“全固態(tài)電池”。它說我是固態(tài)電池，什么意思呢？通常就是在液態(tài)電解液里面加了一些固態(tài)的成分，它電池的特性還跟液態(tài)電池的非常接近，其實(shí)也是可以提高電池安全性的，但是它的比能量并不能有效得到提升。因?yàn)樵谠鹊谋饶芰康馁|(zhì)量里面，增加了固態(tài)的成分以后，其實(shí)比能量不一定是增大的。
 
     第一電動(dòng)：固態(tài)電池的成本高嗎？有望降下來嗎？
 
      馮旭寧：在規(guī)�；a(chǎn)和使用之前，固態(tài)電池現(xiàn)在的成本肯定是比較高的，現(xiàn)在它的成本高也是很正常的，但是我們認(rèn)為還是能降下來的。因?yàn)閺碾姵厣a(chǎn)的發(fā)展歷程來看，如果它能夠滿足所有的性能要求，成本降是指日可待的。
 
      但是，它現(xiàn)在性能、生產(chǎn)制造等方面還存在諸多的問題。主要的問題是全固態(tài)的電解質(zhì)相當(dāng)于是干的，我們的極片也是干的。這樣就導(dǎo)致多孔電極中間是空的，這些空隙里面是沒有辦法有鋰離子過去的。所以，在離子傳輸方面就像是兩塊硬的板去接觸在一起，中間一定有縫隙，還是需要液態(tài)去進(jìn)行填充。但如果增加液態(tài)對(duì)接觸不良的空隙部分進(jìn)行填充，這時(shí)的比能量、性能就會(huì)貼近原先的傳統(tǒng)電池�？傊虘B(tài)電池還是一個(gè)非常困難的研究方向。
 
     第一電動(dòng)：所以對(duì)固態(tài)電池的應(yīng)用來說，當(dāng)前最主要的問題不是成本，而是技術(shù)方面尚不成熟。
 
      馮旭寧：對(duì)，技術(shù)上還不夠成熟，大家也很努力在研究和解決問題。
 
      為什么2016年的時(shí)候固態(tài)電池突然火了？從電池導(dǎo)電的角度來說，我們希望導(dǎo)電率特別高，因?yàn)檫@樣鋰離子傳輸?shù)每欤斐浜头烹娔芰蜁?huì)比較好。以前如果你拿一杯電解液和一塊硬的固體，去測(cè)它們的導(dǎo)電率，液體電解質(zhì)的導(dǎo)電性是明顯好于固態(tài)電解質(zhì)的，因此長期以來沒有人關(guān)注固態(tài)電池。
 
      東京工業(yè)大學(xué)有一個(gè)教授叫Kanno，他30多年一直在尋找一種導(dǎo)電性很高的固態(tài)電解質(zhì)。2016年的時(shí)候，他終于找到了一種導(dǎo)電性強(qiáng)于液體電解質(zhì)的固態(tài)電解質(zhì)。這在材料和電池領(lǐng)域，都是一個(gè)很大的突破。因?yàn)橛辛薑anno的突破，大家有了更大的熱情去解決新的問題，這也是固態(tài)電池?zé)岢逼饋淼闹饕颉?/div>
 
      現(xiàn)在擺在面前的，就是固態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電極之間怎么能接觸得很好、鋰離子怎么能夠?qū)нM(jìn)去的問題。
 
特斯拉事故可能跟快充有關(guān)系，技術(shù)突破成本高昂
 
     第一電動(dòng)：從用戶的角度來說，哪些操作是上述濫用的具體體現(xiàn)？
 
      馮旭寧：機(jī)械濫用就是電池在碰撞的時(shí)候受到了擠壓，從而導(dǎo)致的短路現(xiàn)象。還有穿刺，比如說底盤擱底托了或割了一下，電池會(huì)發(fā)生形變或移位。
 
      電濫用方面，比如說過充、快充。特斯拉那個(gè)事故可能跟快充有關(guān)系。如果用戶每天都在超級(jí)快充，負(fù)極老化后去接受鋰的能力沒有最初設(shè)計(jì)時(shí)那么好，充完的鋰太多了之后，它就在負(fù)極表面析出來了，析出來是活性的鋰，會(huì)跟電解液直接反應(yīng)。另外，并聯(lián)數(shù)過多的情況下，超級(jí)快充過程中，可能出現(xiàn)部分并聯(lián)電池充電電流超限的情況，這種可能的原因我們還在確認(rèn)當(dāng)中。
 
      表觀上來看，都是由于使用過程中的一些不當(dāng)操作造成的濫用，底層是電化學(xué)濫用。
 
      從用戶角度來說也不用特別擔(dān)心，因?yàn)槟壳拔覀儸F(xiàn)有的國標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用方面的產(chǎn)品測(cè)試評(píng)價(jià)。在實(shí)際車輛出廠前,電池都已經(jīng)通過安全測(cè)試了。測(cè)試過以后，如果使用時(shí)碰到類似的問題，是不會(huì)出現(xiàn)熱失控的。法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)一直在盡職盡責(zé)地保護(hù)大家，中國電動(dòng)汽車方面的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)走在世界前列，所以用戶不用特別擔(dān)心國產(chǎn)新能源汽車的電池?zé)崾Э貑栴}。
 
     第一電動(dòng)：將來會(huì)不會(huì)有一種快充技術(shù)能夠和電濫用分離，它能夠既快充，又使活性鋰不析出？
 
      馮旭寧：其實(shí)這種技術(shù)已經(jīng)是有了，CATL公司很早就有這個(gè)技術(shù)了。
 
      這個(gè)技術(shù)原理是怎樣的呢？鋰要嵌入到石墨當(dāng)中去，你跑過來的時(shí)候，它要去得電子，那必須得有足夠多的電子跑過來跟充過來的鋰進(jìn)行結(jié)合，才有可能改善這個(gè)過程。所以，需要加強(qiáng)電子的導(dǎo)電能力，還要加快鋰離子的擴(kuò)散速度，所以它需要在這個(gè)負(fù)極的表面增加導(dǎo)電的程度。
 
      但是，做到這件事，同時(shí)意味著成本的增加。傳統(tǒng)來說，我們做的鋰電池負(fù)極，可以使用類似從山里面采礦出來的天然石墨，可以直接使用。現(xiàn)在想要提高它的導(dǎo)電性，就必須得對(duì)天然石墨進(jìn)行再加工。
 
      怎么加工呢？要把這個(gè)石墨表面做成一個(gè)圓球，使它的表面積達(dá)到最大，然后在球狀上包覆一層快離子的包覆層。這個(gè)包覆層制作的過程中，要對(duì)石墨在微觀角度進(jìn)行加工，加工以后還要涂上高端的涂料，類似石墨烯這種導(dǎo)電性非常昂貴的材料，這個(gè)過程會(huì)導(dǎo)致成本的增加。
 
     第一電動(dòng)：這樣成本大概能增加多少？
 
      馮旭寧：目前量產(chǎn)的車沒有聽說誰在用，所以成本方面我也不清楚。因?yàn)楝F(xiàn)在一個(gè)電芯，一般一瓦時(shí)都不到一塊錢。如果應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，光負(fù)極就一塊錢一瓦時(shí)或者是更高，這時(shí)候就不太值了。
 
      當(dāng)然，我們也希望這項(xiàng)技術(shù)能夠盡快量產(chǎn)。目前我們采用的是負(fù)極析鋰觀測(cè)的技術(shù)，保證在充電過程中負(fù)極過電勢(shì)不低于析鋰電位，可以保證在極限充電情況下，電池沒有壽命和安全問題。
 
根源解決問題，自抑制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用
 
     第一電動(dòng)：你剛剛說用戶不用太擔(dān)心熱失控，車輛已經(jīng)經(jīng)過測(cè)試，但現(xiàn)實(shí)還是發(fā)生了事故。
 
      馮旭寧：比如說iPhone6、iPhone7都是很成熟的產(chǎn)品，但是它仍然會(huì)在家里發(fā)生起火。事故就是一個(gè)概率事件。制造方面滿足標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，大批量的生產(chǎn)肯定是有一定概率的殘次品，不能避免它有可能會(huì)流向市場(chǎng)。
 
      但是，關(guān)鍵是我們能不能接受次品的比例？電動(dòng)汽車是一種新生事物。人們可能會(huì)覺得這應(yīng)該是一個(gè)完美的東西，一點(diǎn)事情都不應(yīng)該出。
 
      比如我以前是開燃油車的，突然之間買了一個(gè)電動(dòng)車，我肯定是希望它能帶來更好的駕駛體驗(yàn)。盡管它已經(jīng)帶來很多新的體驗(yàn)了，但是，大家還是對(duì)新生事物的包容度會(huì)低一些。
 
      如果按照事故概率來說，目前電動(dòng)汽車的事故概率其實(shí)比傳統(tǒng)的燃油車自燃起火概率要低很多。但是，我們現(xiàn)在正更大批量生產(chǎn)，這個(gè)概率是不是會(huì)增加呢？應(yīng)該是可能增加一些，是不是能夠持續(xù)比燃油車低，我們一直在關(guān)注。
 
     第一電動(dòng)：雖然電動(dòng)車起火概率低于燃油車，但用戶可能比較在意的是，二者不同之處在于是燃油車不會(huì)自燃，電動(dòng)車卻是自燃。
 
      馮旭寧：解決問題就要從根本找原因，自燃的原因我們已經(jīng)在深入研究，今后我們也會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)里去對(duì)它進(jìn)行完善。
 
     第一電動(dòng)：沒有辦法從根源上滅火？
 
      馮旭寧：除非把內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)給抑制掉，否則外部滅火，化學(xué)反應(yīng)還會(huì)繼續(xù)把電池的溫度提高到更高的溫度上，然后可能會(huì)導(dǎo)致下一次的起火。
 
滅火備兩次，逃生5分鐘
 
     第一電動(dòng)：關(guān)于電動(dòng)車起火后的滅火和以及逃生，你有相關(guān)建議嗎？
 
      馮旭寧：滅火的情況就比較復(fù)雜。
 
      我們最近搞清楚了滅火需要掌握的一些機(jī)理。引發(fā)電池燃燒有兩條路徑，第一條是電池內(nèi)部的反應(yīng)路徑，即化學(xué)反應(yīng)和內(nèi)短路；另一條路徑是外部路徑，有機(jī)電解液噴發(fā)到電池外部造成起火。
 
      當(dāng)你滅火的時(shí)候，滅的只是外面的火，但是內(nèi)部的這條失效路徑還在向前發(fā)展。所以，你把外頭的火滅了以后，它可能待會(huì)兒又來一次。也就是每個(gè)電池都會(huì)有多次噴火的可能。但是我們滅火的時(shí)候，只要起火就得滅掉，就可能感覺到困惑和困難。
 
     第一電動(dòng)：怎么從內(nèi)部抑制化學(xué)反應(yīng)？
 
      馮旭寧：我們希望內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)不要非常劇烈，那要有一個(gè)自抑制的機(jī)制。可以做的就是在電池里面設(shè)置一些自抑制的機(jī)制，現(xiàn)在已經(jīng)有一些比較好的方法在用了。比如說有一些旁通閥之類的東西，如果發(fā)生大電流過流的時(shí)候，就會(huì)把電路旁通掉，不讓大電流繼續(xù)放電和產(chǎn)熱，這已經(jīng)是比較成熟的方法了。起火的過程中，這個(gè)閥該起作用還是可以起到一定的作用。
 
      大家逐漸對(duì)這個(gè)事情清楚了以后，我們就可能有針對(duì)性地滅火。開始起火了，沒關(guān)系，我得知道你這是第幾次起火，現(xiàn)在里面的反應(yīng)大概進(jìn)行到什么程度了。然后再?zèng)Q定現(xiàn)在滅火應(yīng)該滅到什么程度，合理地分配滅火劑去從容處理多次的噴火現(xiàn)象。
 
     第一電動(dòng)：也就是說從開始燃燒到最后會(huì)噴幾次火是有數(shù)的？
 
      馮旭寧：對(duì)，通過研究，現(xiàn)在我們已經(jīng)基本有數(shù)了。一個(gè)電池理論上是最多有四次，一般來說會(huì)發(fā)生一到兩次。關(guān)鍵是滅火的過程中，一個(gè)是要降溫，抑制內(nèi)部路徑的持續(xù)發(fā)展，另一個(gè)是在滅火的過程中，不要一次就把所有的滅火器都打掉。
 
      所以，對(duì)于一塊電池你得準(zhǔn)備一個(gè)兩次滅火的機(jī)制，才能保證它滅干凈。但是，在系統(tǒng)方面就比較麻煩，當(dāng)一個(gè)電池失控了以后，它會(huì)影響相鄰的電池，相鄰的電池發(fā)生熱失控蔓延之后，又會(huì)出現(xiàn)兩次起火。所以，整個(gè)在系統(tǒng)過程中，在電池和電池之間的熱失控蔓延過程，也必須配合滅火，進(jìn)行有效的抑制。
 
      第一節(jié)起火了以后，現(xiàn)在我們知道一般是兩次，這兩次滅掉了以后，你發(fā)現(xiàn)后面為什么又起火了，是因?yàn)橄噜彽碾姵赜职l(fā)現(xiàn)新的熱失控過程了。每一個(gè)熱失控過程對(duì)應(yīng)兩次起火，為了滅火你又得去應(yīng)對(duì)新的電池?zé)崾Э剡^程引發(fā)的起火。所以我們所說的熱失控蔓延，也叫熱失控的擴(kuò)散，這個(gè)過程中本身也必須得到一個(gè)有效的抑制才可以。電芯廠主要應(yīng)該做的是單體失控反應(yīng)的抑制，Pack廠和整車廠主要應(yīng)該做的是熱失控蔓延的抑制。
 
     第一電動(dòng)：單體的自抑制技術(shù)已經(jīng)有了，電池和電池之間的抑制技術(shù)有嗎？
 
      馮旭寧：這個(gè)技術(shù)的原理主要是隔熱和散熱的平衡，跟水壩或者是攔洪水差不多。一旦出現(xiàn)這個(gè)事情，把能量釋放出來會(huì)有一個(gè)很高的熱梯度，如何防止這個(gè)熱的梯度向周圍的擴(kuò)散，類似于堆高大壩，但是還得有引導(dǎo)的渠道。
 
      所以，它是一個(gè)非常綜合的過程。我們現(xiàn)在主要面臨的問題是，做這種熱蔓延實(shí)驗(yàn)的花銷是非常大的，每次要把一個(gè)電池包弄炸掉，但是我們還需要大量的實(shí)驗(yàn)量來做設(shè)計(jì)。這樣怎么辦呢？我們現(xiàn)在在開發(fā)的就是用基于模型的方式，用計(jì)算機(jī)仿真的方式，來做熱擴(kuò)散能量流的分析，通過模型仿真去尋找可能可行的方案，對(duì)針對(duì)性的可行方案對(duì)它進(jìn)行抑制性的設(shè)計(jì)。
 
     第一電動(dòng)：這個(gè)技術(shù)目前有應(yīng)用嗎？
 
      馮旭寧：這個(gè)技術(shù)目前在車上已經(jīng)有應(yīng)用了，今年的車基本上都有擴(kuò)散抑制的技術(shù)了，我們不用非常擔(dān)心�，F(xiàn)在關(guān)鍵是擴(kuò)散的時(shí)間，第一節(jié)起火了，第二節(jié)再跟著起火，第一次起火滅火器噴完了，第二次起火之前，人是不是跑掉了。
 
     第一電動(dòng)：從第一次到第二次的時(shí)間大概是多少？
 
      馮旭寧：現(xiàn)在我們要求時(shí)間，不是以第一次到第二次為標(biāo)準(zhǔn)。我們要求的是從發(fā)生電池包事故之后，到最后發(fā)生明火，對(duì)人員造成傷害。這個(gè)過程，現(xiàn)在國標(biāo)的規(guī)定是5分鐘。
 
      5分鐘是怎么算的呢？我們做實(shí)驗(yàn)，各種各樣的車，包括客車、轎車，突然告訴他車有問題了，你要下車逃跑的時(shí)間，包括在高速上要停車，整個(gè)的過程，5分鐘是保證大家都能跑掉的。
 
預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)正在應(yīng)用，用戶應(yīng)予以重視
 
     第一電動(dòng)：但電池包出問題的時(shí)候，很多用戶并不知道，都是看見明火以后才知道出事兒了。
 
      馮旭寧：所以另外一個(gè)事情是預(yù)警的過程，現(xiàn)在強(qiáng)制要求每一輛車都要有預(yù)警的功能。預(yù)警和報(bào)警，預(yù)警就是早期發(fā)現(xiàn)這個(gè)電芯有一個(gè)異常的狀態(tài)，然后提前告知。我們現(xiàn)在在跟很多家也在做研究的算法，大概的檢出率我們要求是95%以上提前預(yù)警。
 
     第一電動(dòng)：預(yù)警系統(tǒng)，今年的車上有嗎？
 
      馮旭寧：現(xiàn)在在國標(biāo)的要求下，預(yù)警的功能是每家都有的。去年也有，大家都很關(guān)注的情況下，這個(gè)技術(shù)也在快速提升。預(yù)警的能力和捕捉蛛絲馬跡的能力會(huì)越來越厲害。預(yù)警方面，它有一個(gè)矛盾的地方，可能預(yù)警的算法很好，很靈敏，但是它是可能有誤報(bào)的。有一些不是故障，但是疑似故障的可能會(huì)報(bào)警。頻發(fā)的“狼來了”可能會(huì)對(duì)用戶造成駕乘體驗(yàn)上的影響，但是要平衡誤報(bào)和快速預(yù)警之間的關(guān)系。
 
      除了預(yù)警之外，在這種系統(tǒng)級(jí)的事故出現(xiàn)以后，一定會(huì)報(bào)警�，F(xiàn)在有時(shí)候用戶面對(duì)預(yù)警，是并不警惕的狀態(tài)，經(jīng)常選擇置之不理。但是，報(bào)警事件就是確實(shí)出事故了，必須要第一時(shí)間報(bào)出來有熱失控的故障，現(xiàn)在所有車型都配備了這個(gè)功能的。只不過有些家的算法好，反應(yīng)快一點(diǎn)，有的反應(yīng)稍微慢一點(diǎn)，但是在失控之后一定會(huì)有一個(gè)報(bào)警信號(hào)。
 
     第一電動(dòng)：從第一個(gè)電池開始起火，到最后電池包燒完大概要多久？
 
      馮旭寧：這就要看熱失控蔓延抑制的效果。比如說，它在模組級(jí)就抑制掉了，那就沒有后續(xù)了，很快就結(jié)束了。但是，如果整體燒掉的話，我們實(shí)際做實(shí)驗(yàn)來看，一直燒一晚上都有可能。因?yàn)樗谐砂偕锨Ч?jié)電池，假設(shè)按照國標(biāo)的目前要求，每兩節(jié)之間的蔓延相隔5分鐘，一共500多分鐘，500分鐘就是8個(gè)小時(shí)了，一般來說有的實(shí)驗(yàn)8小時(shí)之后了，溫度降不下來，都還在不停地有電池?zé)崾Э睾推鸹稹?/div>
 
     第一電動(dòng)：如果站在第三方的角度看，車起火，一燒一宿把地下車庫其他車也燒了，應(yīng)該誰來負(fù)這個(gè)責(zé)任？
 
      馮旭寧：這個(gè)就相當(dāng)于，前面有很多化學(xué)反應(yīng)或者是誘發(fā)條件，產(chǎn)生誘發(fā)條件是誰的責(zé)任，就應(yīng)該由誰來負(fù)這個(gè)責(zé)任。
 
      但是目前從用戶的角度來說，他一定只會(huì)找車企的麻煩，因?yàn)槲沂窃谀慵屹I的車，錢也交給4S店了。出了事誰負(fù)責(zé)賠，這也是現(xiàn)在車企、電池廠、Pack廠以及供應(yīng)商之間在討論的一件事。
 
      我們建議是大家不要只想著推卸責(zé)任，出了事故之后，要一起把原因搞清楚，把可能的產(chǎn)品安全隱患解決掉，下次不要再出類似的事故�，F(xiàn)在保險(xiǎn)機(jī)制不健全，肯定還是誰出了問題誰負(fù)責(zé)賠。但是其他的合作伙伴要一起扛大量賠付的危機(jī)，畢竟有的事故是概率事件，或者確實(shí)在認(rèn)識(shí)端還存在不足。
 
      好在現(xiàn)在有一些保險(xiǎn)公司現(xiàn)在開始出新能源汽車險(xiǎn)，還有電池險(xiǎn)了，以后出了事有保險(xiǎn)公司來賠。那保險(xiǎn)公司的保費(fèi)怎么訂，它就會(huì)去做事故調(diào)查和企業(yè)資質(zhì)調(diào)查，從而在事故賠付端形成一個(gè)比較完整的商業(yè)體系。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 全固態(tài)電池
作者：安小曼 ，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處：http://www.jzr14e.cn/kashuo/lsc/2019092730802.html
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