12月12日，北京城里飄起了雪花，中關(guān)村力學(xué)所里一片靜謐。2個(gè)月前，一輛電動(dòng)車在這里爆炸起火，現(xiàn)在已經(jīng)看不到痕跡。
夏季起火，冬季趴窩，2020年，新能源市場(chǎng)高奏凱歌，但電池問題依然無解。2020年新能源大會(huì)期間，應(yīng)急管理部消防救援局副局長(zhǎng)曹奇表示，僅前三季度就有新能源車火災(zāi)700起，涉及幾乎所有新能源車品牌。
10月動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)上，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群喊出“永不起火”的口號(hào)，孚能、欣旺達(dá)也隨后跟進(jìn)。電池安全問題，即將徹底解決？
■ 什么是“永不起火”
“永不起火”是一個(gè)令人心動(dòng)的暢想，但一場(chǎng)場(chǎng)大火，提醒我們必須關(guān)注依然嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)。
準(zhǔn)確點(diǎn)說，“永不起火”是指“電芯熱失控后可控”。2020年5月，工信部發(fā)布《電動(dòng)汽車安全要求》、《電動(dòng)客車安全要求》、《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》三項(xiàng)強(qiáng)制國家標(biāo)準(zhǔn)。其中，“電池安全要求”明確指出，動(dòng)力電池在發(fā)生熱失控后，5分鐘內(nèi)不得發(fā)生起火和爆炸。
電池“永不起火”，是電池企業(yè)在國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上做的延伸。孚能科技認(rèn)為，永不起火是指“第一個(gè)電芯失控，此后24小時(shí)內(nèi)未起火，且電芯逐步恢復(fù)至常溫安全狀態(tài)。欣旺達(dá)的表述更加簡(jiǎn)單，即電池“只冒煙，不起火”。
廣汽新能源技術(shù)中心副部長(zhǎng)劉太剛表示，電池“永不起火”并不是說電池在任何情況下都不會(huì)燒起來，而是對(duì)電池?zé)崾Э啬芷鸬揭种?。明確定義后，這里又涉及到另一個(gè)問題，當(dāng)我們說“永不起火”時(shí)，是特指三元鋰電池，還是所有電池？
2020年，在比亞迪刀片電池帶動(dòng)下，磷酸鐵鋰市場(chǎng)回暖。據(jù)中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2020年1-11月，磷酸鐵鋰?yán)塾?jì)裝機(jī)量28GWh，同比增長(zhǎng)49.3%；三元鋰?yán)塾?jì)裝機(jī)量40GWh，同比增長(zhǎng)35.6%。磷酸鐵鋰能夠在增速上反超三元，安全是重要因素。
穩(wěn)定是磷酸鐵鋰正極材料的優(yōu)勢(shì)，但如果說磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池更安全，則有偷換概念之嫌。電池安全性，除了材料本身穩(wěn)定性，電池包殼體強(qiáng)度、模組設(shè)計(jì)、電池系統(tǒng)管理（BMS）、生產(chǎn)工藝，都會(huì)影響電池安全。
雖然當(dāng)下電動(dòng)車失火多與三元電池有關(guān)；但在三元鋰普及前，磷酸鐵鋰失火案例同樣不少。只是如今磷酸鐵鋰技術(shù)已經(jīng)成熟，失火情況才得以杜絕。
回顧2020年電動(dòng)車失火案例，不難發(fā)現(xiàn)失火原因多與小供應(yīng)商、低端產(chǎn)品、私自改裝有關(guān)。三元鋰，特別是高鎳三元技術(shù)尚未成熟，部分企業(yè)產(chǎn)品沒有達(dá)標(biāo)，從而引起公眾認(rèn)為三元材料本身不安全。
劉太剛說，把安全性和某一種技術(shù)路線綁定起來，容易引起消費(fèi)者誤解。從行業(yè)趨勢(shì)看，“永不失火”將成為2021年電池行業(yè)標(biāo)配，各主機(jī)廠、電池廠都將在這一方面加大研發(fā)力度。無論磷酸鐵鋰還是三元811，都要全場(chǎng)景、全周期、全方位、全系統(tǒng)安全。
■ 攻克安全難關(guān)
如何實(shí)現(xiàn)“永不起火”？是電池企業(yè)與車企需要共同面對(duì)的問題。
中國科學(xué)院院士、動(dòng)力電池專家，清華大學(xué)教授歐陽明高認(rèn)為，解決動(dòng)力電池安全問題，要從本征安全、主動(dòng)安全、被動(dòng)安全三方面入手。
本征安全即弄清電池?zé)崾Э貦C(jī)理，從原理層面控制電池失火。歐陽明高表示，目前磷酸鐵鋰，三元523、811，發(fā)熱機(jī)理都已基本清楚。在本征層面控制電池安全可以實(shí)現(xiàn)。
除磷酸鐵鋰和三元高鎳兩條主流路線外，2021年6月，蜂巢“無鈷電池”也將量產(chǎn)落地。“無鈷電池”采用高電壓鎳錳酸鋰正極材料，與三元鋰、錳酸鋰相比，鎳錳酸鋰高壓導(dǎo)電性、比能量、成本、安全性均具有優(yōu)勢(shì)。但鎳錳酸鋰制造工藝一直是難點(diǎn)，無鈷電池量產(chǎn)，將給電池安全帶來新的可能。
主動(dòng)安全指通過BMS，對(duì)電池安全邊界加以主動(dòng)控制。在電池安全性方面，車企需要承擔(dān)更多責(zé)任。除電池本身安全性，整車電池管理能力、車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也是防止電動(dòng)車失火的重要方面。
11月6日，蔚來發(fā)布100kWh電池，發(fā)布會(huì)上蔚來創(chuàng)始人李斌稱：“蔚來的加入，讓寧德時(shí)代實(shí)現(xiàn)永不起火的計(jì)劃提前了4年”。蔚來大幅提高電池安全性，關(guān)鍵是與寧德時(shí)代合作時(shí)，在BMS中集成了一個(gè)傳感器元件，并通過云端大數(shù)據(jù)，對(duì)電池狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而提升電池安全性。
被動(dòng)安全是在電池發(fā)生問題后，擁有足夠的安全冗余，實(shí)現(xiàn)“不冒煙，不起火”。寧德時(shí)代方面接受訪談時(shí)表示，為了做到“永不起火”，寧德時(shí)代主要依靠自主研發(fā)的自隔離安全技術(shù)（NP技術(shù)），使電池做到單體耐溫耐壓、模組內(nèi)不擴(kuò)散、系統(tǒng)內(nèi)不蔓延。
除了技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)電池安全還要解決非技術(shù)問題。劉太剛表示，在追求“永不起火”時(shí)，小企業(yè)的產(chǎn)品穩(wěn)定性和技術(shù)可靠性往往會(huì)差一點(diǎn)。如果車企選擇供應(yīng)商不當(dāng)，即使技術(shù)問題得到解決，產(chǎn)品安全也不能保證。
電池安全是一個(gè)系統(tǒng)性問題，既涉及到材料研究，也涉及到應(yīng)用問題、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，整車策略優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)電池安全，需要車企與電池企業(yè)共同努力。
■ 電池產(chǎn)業(yè)走向何方
2020年行至尾聲，雖然電池起火給行業(yè)蒙上一層陰影，但發(fā)展趨勢(shì)并沒有改變。平安證券預(yù)測(cè)，到2030年，全球動(dòng)力電池出貨量將達(dá)到1577GWh。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2021年，中國動(dòng)力電池市場(chǎng)出貨量將達(dá)到157GWh。
市場(chǎng)前景看好，更需要解決電池安全隱患。欣旺達(dá)電池副總裁梁銳認(rèn)為，過去幾年在市場(chǎng)需求刺激、補(bǔ)貼政策引導(dǎo)下，部分電池企業(yè)、車企急于讓高能量密度電池上車，對(duì)電池的研發(fā)驗(yàn)證不夠充分。只有靜態(tài)測(cè)試，忽視動(dòng)態(tài)測(cè)試，導(dǎo)致部分電動(dòng)車出現(xiàn)起火事故。
安全是商用的基礎(chǔ)。在2020年國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，電池安全被擺到首要位置。在保證安全性的前提下，多種技術(shù)路線需要同步發(fā)展。
2020年，幾場(chǎng)關(guān)于電池安全的爭(zhēng)論，最終都淪為對(duì)某一技術(shù)路線的批判。歐陽明高表示，“磷酸鐵鋰可以有更高能量密度，三元也可以更安全，應(yīng)當(dāng)均衡發(fā)展?！苯鉀Q安全問題，不等于選擇某一條技術(shù)路線，磷酸鐵鋰、三元鋰，包括無鈷電池、石墨烯電池，都有可能在市場(chǎng)占據(jù)一席之地。
智能電池，是電池安全的另一個(gè)發(fā)力點(diǎn)。通過在電池包獨(dú)立模組上增加電子監(jiān)控元件，利用5G、云端技術(shù)增強(qiáng)電池監(jiān)控。通過主被動(dòng)安全多管齊下，讓電池“永不起火”并非癡人說夢(mèng)。歐陽明高說，“極端情況雖然不可避免，但讓熱失控時(shí)不燒起來，從技術(shù)角度是可以做到。從工程角度、從大規(guī)模應(yīng)用角度，目前（起火）還是會(huì)偶爾發(fā)生一些，但是會(huì)越來越少?！?
當(dāng)電池足夠安全，追求更高續(xù)航，是每一位電池從業(yè)者的“永恒追求”。在蜂巢能源表示無鈷電池將突破800km限制后，近期智己汽車又宣布將攜手寧德時(shí)代，在5年內(nèi)推出最高1000km續(xù)航、20萬公里零衰減的電池。
梁銳認(rèn)為，電池問題最終解決還是要看固態(tài)電池。目前，在實(shí)驗(yàn)室里固態(tài)電池已完成技術(shù)驗(yàn)證，但想要大規(guī)模商用，還需跨越“體系不穩(wěn)定、循環(huán)壽命短、易膨脹變形、成本高”等多道難關(guān)?！邦A(yù)計(jì)大規(guī)模商用要到2030年”，梁銳說。
從更長(zhǎng)遠(yuǎn)看，電池企業(yè)想解決安全問題，需要通過材料研發(fā)和設(shè)備工藝積累，構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈整合能力，這也是未來電池企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
■ 結(jié)語
梁銳感嘆，電池行業(yè)“忽悠”不少，但永不起火是行業(yè)共同追求。電動(dòng)車起火，除了技術(shù)問題，也有車企和電池企業(yè)“人為因素”，一味追求高續(xù)航、誤導(dǎo)性宣傳，會(huì)加劇用戶對(duì)產(chǎn)品不信任，最終對(duì)行業(yè)不利。消費(fèi)者既需要產(chǎn)品安全，也需要心理安全。打消公眾對(duì)電動(dòng)車的疑慮。需要全行業(yè)共同努力。
