歐陽明高：熱失控引發電動車起火 高能量密度不宜強推

在9月20日下午舉辦的“全球新能源汽車創新大會”上，中國科學院院士、中國電動車百人會執行副理事長歐陽明高作了題為《新能源汽車動力電池安全性》的演講。

熱失控致電動車起火高比能量電池面臨嚴峻安全挑戰

歐陽明高表示，最近電動車事故非常引人關注。通過事故統計，近年來電動車自燃起火原由主要是碰撞后起火。以三元電池為主，其次是磷酸鐵鋰離子電池，電池類型以圓柱形電池為主，充電失火的事故占比比較大，由于發生事故的主要是前幾年裝的車，總體來看系統比能量并不是非常高。

他指出，電池熱失控是起火事故主因。電池過熱就會發生熱失控，電池組溫度不平均、過充過放、外短路、內短路等都會引發過熱，另外電池進水、密封不好、碰撞等也會引發過熱。

歐陽明高表示，電動車起火的主體原由，還有產品質量問題。

首先，電池產品探測驗證不足。有些企業盲目追求高比能量密度，縮短了探測驗證時間；有時為縮短開發周期采用物理的改進辦法，導致安全性能下降。第二是電池探測驗證的手段不完善，不能反映實車的使用條件，大部分企業沒有建立企業內部電池安全探測標準。第三是車輛使用在老化過程中可靠性降低。第四是充電過程中數據通訊不規范，BMS廠商和充電機廠商沒有嚴格執行新頒布的國家標準。

歐陽明高表示，高比能量電池面臨更嚴峻的安全技術挑戰。依據我國新能源汽車動力電池比能量發展趨勢，整個產業正向300瓦時／公斤的高比能量密度邁進，高鎳三元811電池很快就會進入市場。

他表示，811電池跟622或者532電池相比，放熱峰分明要高很多，聲明811電池的熱穩定性較差。高鎳正極對全電池安全有較大的影響，硅炭負極對安全性能在初期影響不大，但是在循環衰減后影響比較大。

快充、BMS等技術研發或可減少熱失控發生

他表示，清華大學專門設立電池安全試驗室，并將熱失控作為研究重點，包括熱失控的誘因、發活力理和熱蔓延。對高比能量電池的熱失控控制，不僅靠材料本身，還要從系統層面來進行。

歐陽明高指出，一個電池單體熱失控，所有電池組全部蔓延起來，就會引發起火事故。在主導傳熱的路徑上加隔熱材料，可以達到隔斷熱失控蔓延的效果。這種防火墻技術已經在中國倡導的國際電動車熱失控蔓延的法規中得到采納。

他指出，電池制造時平均的極片在使用一段時間后，會萌生折疊區域的破碎，容易發生局部的析鋰，從而導致熱失控。另外，制造過程中的雜質也會引起電池內部短路。

電池過充事故一般是微過充，是由于電池的不一致性導致的，充電過程中充電不平均，導致局部微過充，在負極材料上析鋰，導致短路。歐陽明高表示，研究人員開發了基于參比電極的無析鋰快充技術，把負極的電位控制在零以上，這需要增加一個電極，即三電極。在三電極基礎上，可以基于模型進行反饋和觀察，這就是無析鋰快充技術。

電池老化后不一致性會張大，隨著電池容量一致性變差，電池管理的精確性也會變差。另外，低溫環境下的老化會嚴重影響電池的熱穩定性，更容易導致熱失控。

歐陽明高表示，戒備熱失控、保障電池系統安全性的核心，是研發先進的電池管理系統。目前，在電池管理系統方面，國內產品的功能不足、精度不夠，尤其是安全功能不全，需要加大電池管理系統的研發力度。

全固態電池是市場前景

要怎么樣徹底處理電池安全性問題？歐陽明高認為，從長遠看，要保障電池的絕對安全，就需要前瞻性的科學研究。鋰離子動力電池高比能化是全世界范圍的發展方向和趨勢，不能因為有安全問題就不發展高比能量電池，關鍵是把握高比能量與安全性之間的平衡。

他指出，高鎳三元鋰離子動力電池本身的安全問題，其機理是正極會釋放氧，可以通過界面的修飾來延緩正極釋氧，提高穩定性。開發下一代的固態電解質，可以從根本上處理電解液燃燒的問題。

基于各國動力電池技術路線的比較，短期內是液態電解液的鋰電池，下一步將會向固態電池方向發展。綜合考慮電池成本和動力電池的發展方向，歐陽明高提議，短期采用液態電解質，發展高鎳三元正極和硅炭負極，通過電池管理系統和熱蔓延的抑制來戒備安全事故發生。中長期，要從液態電解質電池逐步過渡到全固態電池，估計在2030年全固態電池將會得到產業化使用。

高能量目標不宜強行推行

歐陽明高表示，要力爭處理動力電池本身安全問題，保障新能源汽車產業的健康發展，要正確看待近期新能源汽車起火事件。在政策方面，他提議：

第一，國家原有的產業化目標，即2020年電池單體能量密度達到350瓦時／公斤，系統260瓦時／公斤，循環壽命2000次，是偏高的，從安全角度考慮不宜強行推行。

第二，國家補貼政策要符合技術發展的規律，對電池能量密度的提升不宜過快，不宜更改過頻。

第三，盡快推出電動車安全年檢規范。同時，為了更好解決和分解電動車事故，最好有電動車黑匣子，同時電池組要留有消防安全接口。

最后，歐陽明高表示，安全是電池技術革命性沖破的第一重點，也是純電動車性能提升的第一關鍵。安全是電動車可繼續發展的生命線，動力電池國家科技研發，要以安全為核心，全面提升現有鋰離子動力電池系統安全技術，全力沖破新型固態電池技術。

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