9月20日，由中國電動汽車百人會主辦的全球新能源汽車創(chuàng)新大會在杭州舉辦。中國科學院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高表示，將補貼和動力電池能量密度掛鉤沒有問題，但要符合技術(shù)的客觀發(fā)展規(guī)律，新能源汽車發(fā)展節(jié)奏要穩(wěn)。他還建議，應盡快出臺電動車安全年檢規(guī)范，以及電動車黑匣子、電池包消防安全接口等規(guī)范。保障動力電池技術(shù)安全，守住電動車可持續(xù)發(fā)展生命線。

 

 

中國科學院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高

 

此外，歐陽明高還認為，補貼政策頻繁調(diào)整也不利于產(chǎn)品質(zhì)量驗證，“補貼政策一年一變，與產(chǎn)品開發(fā)周期不匹配”。動力電池材料改進開發(fā)周期一般需要24-28個月，包括材料開發(fā)8個月，測試驗證10個月，單體產(chǎn)品認證3個月，以及實車驗證5個月，部分企業(yè)為獲得補貼盲目追求高比能量，縮短測試驗證時間。

 

以下為演講實錄：

 

各位來賓，大家下午好！最近電動汽車事故非常引人關(guān)注，所以我今天重點來說一下電動汽車的安全性問題。我想分四個方面給大家介紹，首先是電動汽車事故統(tǒng)計。這是近年以來國外電動汽車自燃起火的原因匯總，主要是碰撞后起火。其實燃油車碰撞之后也會起火，這是國內(nèi)統(tǒng)計的起火的情況。國內(nèi)起火主要有這么幾個特征：第一，是三元電池為主，磷酸鐵鋰也有，主要是三元電池，超過一半。第二，圓柱形電池為主，這是其中一個比較主要的類型，因為它是鋼殼，卷的比較緊，所以一旦發(fā)生熱失控，它會爆炸，之后會引燃其他電池。第三，充電失火的事故占比比較大。一般來說電池如果放電到一定深度之后不會熱失控，熱失控一般都是在滿電狀態(tài)，所以在充電的時候容易引起，因為充電的時候，電池與充電系統(tǒng)連在一起，又是熱失控最容易的時候，同時還有高壓電器的短路等等，都會容易引起事故。還有，從車型的角度，新舊車型都有，電池的系統(tǒng)比能量并不是很高，因為現(xiàn)在發(fā)生事故的主要是前幾年裝的車，總體來看系統(tǒng)比能量并不是非常高，并不是我們所認為的非常高的比能量電池。

 

電池熱失控應該說是這些事故的主因，什么叫電池的熱失控呢？電池溫度到達一定時候電池就會有連鎖的負反應，放熱的反應，所以溫度快速上升，最高的速度可以達到每秒鐘溫升接近1千度，所以它的速度是非常快的。

 

熱失控是什么引起的呢？首先是電池過熱了，剛才說了，電池熱了才會熱失控，過熱的原因有各種各樣的，有可能是電池包本身溫度不均勻，有局部區(qū)域溫度高，過充過放、外短路、內(nèi)短路等等這些電的原因會放熱，還有機械原因，比方進水、密封不好、碰撞等等。

 

下面我們看看最近這些事故的主體原因，我們認為是產(chǎn)品質(zhì)量問題。產(chǎn)品質(zhì)量問題就是指產(chǎn)品在設計、制造、驗證、使用過程中沒有嚴格遵守相關(guān)技術(shù)標準和規(guī)范。主要有三類，第一，電池產(chǎn)品測試驗證不足；第二，車輛使用過程中可靠性變化；第三，充電安全管理技術(shù)有問題。下面我們來分析一下這幾個方面。

 

首先，電池產(chǎn)品測試驗證不足。由于補貼退坡的政策周期是一年一次，與產(chǎn)品的開發(fā)周期總體來看不是很匹配，比如說我們化學材料體系的改進一般要一年以上，但是因為企業(yè)跟著補貼的指揮棒走，盲目的追求高比能量，縮短了測試驗證的時間。有時候為了縮短開發(fā)周期往往首選物理的改進方法，比如把電池活性材料增厚，隔膜減薄，這樣電池比能量會上升，但是安全性能下降。

 

第二是電動電池測試驗證的手段不完善，不能反映實車的使用條件，很大一部分企業(yè)并沒有建立企業(yè)內(nèi)部的電池安全測試標準，部分企業(yè)甚至就沒有電池安全測試的能力，生產(chǎn)出來的質(zhì)量也就是參差不齊的。

 

第三個原因就是剛才說到車輛使用老化過程中可靠性降低。比如說全生命周期中防水的效果不佳，一般我們電池的密封是要通過IP67標準，但是當車輛使用時間長了之后，密封就會變差，導致車輛進水，就會容易造成短路。還比如電池的激光焊接的接頭，焊接點內(nèi)部容易出現(xiàn)空隙，這些空隙就會帶來阻抗增加，進而發(fā)熱導致高溫點，引起熱失控。還有就是電池系統(tǒng)和充電機高壓電器老化，比如我們充電時候的接觸器經(jīng)常開斷，有時候就會拉弧，造成高溫和接觸器表面的這種燒損或者粘連，會短路、會發(fā)熱，這些都是熱失控的原因。

 

第四個原因就是充電，充電過程中數(shù)據(jù)通訊不規(guī)范，BMS的廠商和充電機的廠商沒有嚴格的執(zhí)行新頒布的國家標準。充電的功能安全，按道理我們的電池管理系統(tǒng)關(guān)于充電是有很好的斷電功能的，充到什么時候都是由電池管理系統(tǒng)控制的，我們目前并沒有嚴格執(zhí)行功能安全的規(guī)范，就是ISO26262這個規(guī)范，目前并沒有完全的貫徹落實這個規(guī)范，這也是我們沒有遵守規(guī)范的原因?qū)е碌?。不嚴格?zhí)行充電安全的相關(guān)標準，比如說我們充電繼電器的粘連應該有診斷功能，但有的為了節(jié)省成本就沒有。電池管理系統(tǒng)與充電樁沒有裝備合格的絕緣檢測裝置，車輛與充電樁形成的充電回路沒有滿足標準要求的絕緣電壓、爬電距離、過載、IP等級、插拔力、鎖止、溫升、雷擊等各項指標要求，BMS未嚴格遵守充電引導的規(guī)范。為什么說是質(zhì)量問題？就是我們在設計、制造、使用、驗證各個環(huán)節(jié)，沒有嚴格的遵守標準和規(guī)范，當然我們也缺少一些，比如說我們的安全年檢，這是缺少的，但這不是企業(yè)的事，這是政府要做的事情。

 

高比能量電池面臨更嚴峻的安全技術(shù)挑戰(zhàn)，所以我下面說一下這方面的問題。

 

根據(jù)中國新能源汽車動力電池比能量發(fā)展的趨勢，我們很快就會向300瓦時/公斤的高比能量電池邁進，很快這些產(chǎn)品就會進入市場，就是所謂的高鎳三元811電池很快就會進入市場，這些高比能量的電池會比原先的這些相對低的比能量的電池所面臨的安全技術(shù)的要求會更高。在這方面，我們清華大學專門建了電池安全實驗室開展相關(guān)的基礎研究和技術(shù)開發(fā)，在這里給大家簡單的介紹一下研發(fā)結(jié)果，供大家參考。

 

目前清華大學電池安全實驗室跟國內(nèi)外企業(yè)和研究機構(gòu)開展了廣泛的合作，包括寶馬、奔馳、日產(chǎn)等大公司。

 

研究重點是在熱失控的三個方面，一是熱失控的誘因，包括熱、電、機械的原因。二是熱失控發(fā)生的機理究竟是什么，從而在材料設計層面加以防護。三是熱蔓延，一旦單體電池防止不了熱失控，就得有二次防護手段，就是在系統(tǒng)層面要切斷熱失控的蔓延，只要切斷蔓延就可以防止事故。我們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(tǒng)層面來進行。

 

首先是關(guān)于熱失控的發(fā)生機理與抑制。我們從兩個實驗手段上開展，一個是從事材料熱穩(wěn)定性研究的差示掃描量熱儀，一個是電池單體熱失控測量的加速量熱儀。

 

高比能量電池熱失控的幾個特征溫度。一般來說，當電池溫度升高到一定程度，電池就會自產(chǎn)熱，我們把這個溫度叫T1，產(chǎn)熱發(fā)生到一定程度無法抑制，熱失控觸發(fā)，叫T2，最后溫度上升到最高點我們叫T3。熱失控機理不清楚的主要是發(fā)生在T2到T3階段。一般認為是內(nèi)短路造成的，對常規(guī)電池的確是這樣，但是我們在研究中發(fā)現(xiàn)對高比能量不完全是這樣。我們發(fā)現(xiàn)沒有內(nèi)短路，照樣有熱失控。這是因為高比能量電池的耐高溫新型隔膜到200度以上沒有變化，電解液基本完全蒸發(fā)了，但在230-250度時，正極材料相變放出的氧與負極反應產(chǎn)生了放熱高峰。

 

另外我們看一下各種不同鎳含量的三元鋰離子電池的差異。811電池跟現(xiàn)在常用的622或者532相比， 811的放熱峰明顯的都比其它高很多，表明811的熱穩(wěn)定性較差。經(jīng)過分析我們得到的初步結(jié)論是，高鎳正極對全電池安全有較大的影響，硅炭負極對安全在初期影響不大，但是在循環(huán)衰減后影響比較大。