動力電池為什么會有安全問題？

汽車電動化已成為全球共識。從國家層面來講，已有國家在不同的時間節(jié)點推出了自己的時間表。從企業(yè)層面來講，現(xiàn)在車企都在積極擁抱汽車電動化并做了很多布局。

從共識變成現(xiàn)實，主要有兩方面工作最為關(guān)鍵：一方面是對新能源汽車動力電池技術(shù)方向的選擇，另一方面是在此基礎(chǔ)上怎樣去解決現(xiàn)在面臨的技術(shù)的難題或者問題。

新能源汽車動力電池可選擇的方向很多，一百多年前第一輛汽車就是電動的，但當(dāng)時電池技術(shù)不成熟，沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，那時候是鉛酸電池?，F(xiàn)在新能源汽車行業(yè)使用最多的是鋰電池。從目前時間節(jié)點看，現(xiàn)代鋰電池仍然是未來很長一段時間的主流，目前還看不到有被挑戰(zhàn)的勢頭。

下一代固態(tài)電池和燃料電池也可能在未來占領(lǐng)主要位置。尤其是燃料電池在政策層面得到了引導(dǎo)和推進。鋰離子電池作為目前用的最多的技術(shù)路線，安全問題較為突出。同時還存在成本的問題，尤其是補貼退坡后問題更加突出。

動力電池為什么會有安全問題?

動力電池最為核心的是安全問題，是現(xiàn)在所有矛盾里面最難解決和最棘手的問題。安全是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及方方面面，能量密度、循環(huán)、快充、成本等都是復(fù)雜混合的系統(tǒng)，這里面的環(huán)節(jié)相當(dāng)復(fù)雜。

鋰電池是儲存能量的裝置，能量分為兩個部分：一是可逆的進行轉(zhuǎn)換，在充放兩端可逆的進行。二是本身的能耗，在發(fā)生氧化反應(yīng)時能夠釋放熱量。

電池在正常工況情況下，電池充放電或者能量轉(zhuǎn)換的速度是可控的，但是能量是以電的形式，如果發(fā)生短路，能量釋放速度又非?？欤蜁?dǎo)致熱量大量積聚，當(dāng)速度達到不可控的時候就會發(fā)生爆炸起火，這就是鋰電池為什么會有安全事故的根源。

電池?zé)崾Э赜幸粋€觸發(fā)機制，經(jīng)歷觸發(fā)機制有幾個階段，先是負(fù)極材料本身分解，負(fù)極材料產(chǎn)生熱量，反過來正向激勵，導(dǎo)致整個能量釋放不可控，電池爆炸起火。如何防止電池?zé)崾Э?電路板廠認(rèn)為，首次是原材料的選擇，盡量選擇安全等級高，或者釋放能量少的材料來做電池。另外，從電池設(shè)計角度來講，現(xiàn)在電池安全事故絕大部分原因是電池缺陷造成的。安全是個系統(tǒng)工程，它不只是材料環(huán)節(jié)，從電池系統(tǒng)材料到整個電池包，直至電池的使用環(huán)節(jié)。

從原材料到電池包、模組，BAK圓柱電池目前在安全上實現(xiàn)了全面突破。電池包里隨機選了28個電池一次引爆，看看電池引爆之后對整個熱系統(tǒng)，對整個車影響的評估，目前結(jié)果比較理想。

哪些因素影響動力電池安全?

電池包需要保證在任何一個電池發(fā)生熱失控的情況下，電池包仍然完好，仍能正常運行。任何一個單體電池發(fā)生熱失控，電池包仍然電壓正常。在整車?yán)锩妫魏我粋€電池發(fā)生了安全事故之后，整車不會燃燒，還可以繼續(xù)運行，并且需要警報提示駕駛者開到4S店維修。

關(guān)于電池性能與安全之間的相互關(guān)系，高能量密度大家非常關(guān)心。HDI板廠認(rèn)為，高能量密度有兩個方向，一是選一些新材料，現(xiàn)在比較多的是高鎳+硅材料，二是在有限 空間里提供更多的材料、更多的能量。由于高鎳+硅材料的應(yīng)用，新能源車從最早3價鎳含量，到現(xiàn)在8價鎳含量，材料本身熱能量下降。

電池的設(shè)計，尤其是安全設(shè)計挑戰(zhàn)很大，安全問題很難解決，這也是為什么高鎳產(chǎn)量在方形電池方面應(yīng)用比較少的原因。另外，負(fù)極高能量密度的硅材料，特別容易破碎，容易導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破裂和粉化，循環(huán)性也可能變差。

還有一個痛點就是電池快充。目前在快充方面做的比較 好的是3C、4C快充能力，車主們都希望新能源汽車充電時間最好和燃油車加油時間接近，而不是長時間的充電等待，但電動車主的需求和行業(yè)現(xiàn)狀差距仍然較大。

快充為什么影響電池性能?因為快充就要有很大的電流對電動車充電，大電流充電意味著速度很快，就會直接導(dǎo)致電池?zé)崃窟M入，溫度上去，這是嚴(yán)重裂化安全性能的影響因素。另外，在快充的時候，鋰電池可能輸入更多能量，其中必然會有金屬鋰，金屬鋰是非?；顫姷慕饘?，電池性能會裂化，所以快充是造成動力電池安全的一個重大隱患。

此外，在長期使用過程中，電池產(chǎn)品安全特性到底會如何演化，這個問題非常重大，但現(xiàn)在做的工作相對較少。

總結(jié)一下，安全問題的解決核心是控制能量轉(zhuǎn)換的速率，以及由此帶來的熱積累。怎么樣去做到安全成本、性能互相制約和互相耦合的平衡，是眼下應(yīng)該著力解決的問題。