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個月前，一輛電動車在這里爆炸起火，現(xiàn)在已經(jīng)看不到痕跡。
夏季起火，冬季趴窩，2020年，新能源市場高奏凱歌，但電池問題依然無解。2020年新能源大會期間，應(yīng)急管理部消防救援局副局長曹奇表示，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月動力電池應(yīng)用國際峰會上，寧德時代董事長曾毓群喊出“永不起火”的口號，孚能、欣旺達也隨后跟進。電池安全問題，即將徹底解決？
■ 什么是“永不起火”
“永不起火”是一個令人心動的暢想，但一場場大火，提醒我們必須關(guān)注依然嚴峻的現(xiàn)實。
準確點說，“永不起火”是指“電芯熱失控后可控”。2020年5月，工信部發(fā)布《電動汽車安全要求》、《電動客車安全要求》、《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制國家標準。其中，“電池安全要求”明確指出，動力電池在發(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)在國家強制標準基礎(chǔ)上做的延伸。孚能科技認為，永不起火是指“第一個電芯失控，此后24小時內(nèi)未起火，且電芯逐步恢復(fù)至常溫安全狀態(tài)。欣旺達的表述更加簡單，即電池“只冒煙，不起火”。
廣汽新能源技術(shù)中心副部長劉太剛表示，電池“永不起火”并不是說電池在任何情況下都不會燒起來，而是對電池?zé)崾Э啬芷鸬揭种?。明確定義后，這里又涉及到另一個問題，當(dāng)我們說“永不起火”時，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下，磷酸鐵鋰市場回暖。據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計，2020年1-11月，磷酸鐵鋰累計裝機量28GWh，同比增長49.3%；三元鋰累計裝機量40GWh，同比增長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，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，電池包殼體強度、模組設(shè)計、電池系統(tǒng)管理（BMS）、生產(chǎn)工藝，都會影響電池安全。
雖然當(dāng)下電動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)品沒有達標，從而引起公眾認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，容易引起消費者誤解。從行業(yè)趨勢看，“永不失火”將成為2021年電池行業(yè)標配，各主機廠、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，都要全場景、全周期、全方位、全系統(tǒng)安全。
■ 攻克安全難關(guān)
如何實現(xiàn)“永不起火”？是電池企業(yè)與車企需要共同面對的問題。
中國科學(xué)院院士、動力電池專家，清華大學(xué)教授歐陽明高認為，解決動力電池安全問題，要從本征安全、主動安全、被動安全三方面入手。
本征安全即弄清電池?zé)崾Э貦C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)熱機理都已基本清楚。在本征層面控制電池安全可以實現(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?！盁o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。但鎳錳酸鋰制造工藝一直是難點，無鈷電池量產(chǎn)，將給電池安全帶來新的可能。
主動安全指通過BMS，對電池安全邊界加以主動控制。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)強度，也是防止電動車失火的重要方面。
11月6日，蔚來發(fā)布100kWh電池，發(fā)布會上蔚來創(chuàng)始人李斌稱：“蔚來的加入，讓寧德時代實現(xiàn)永不起火的計劃提前了4年”。蔚來大幅提高電池安全性，關(guān)鍵是與寧德時代合作時，在BMS中集成了一個傳感器元件，并通過云端大數(shù)據(jù)，對電池狀態(tài)實時監(jiān)控，從而提升電池安全性。
被動安全是在電池發(fā)生問題后，擁有足夠的安全冗余，實現(xiàn)“不冒煙，不起火”。寧德時代方面接受訪談時表示，為了做到“永不起火”，寧德時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)不擴散、系統(tǒng)內(nèi)不蔓延。
除了技術(shù)問題，實現(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，小企業(yè)的產(chǎn)品穩(wěn)定性和技術(shù)可靠性往往會差一點。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)展趨勢并沒有改變。平安證券預(yù)測，到2030年，全球動力電池出貨量將達到1577GWh。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2021年，中國動力電池市場出貨量將達到157GWh。
市場前景看好，更需要解決電池安全隱患。欣旺達電池副總裁梁銳認為，過去幾年在市場需求刺激、補貼政策引導(dǎo)下，部分電池企業(yè)、車企急于讓高能量密度電池上車，對電池的研發(fā)驗證不夠充分。只有靜態(tài)測試，忽視動態(tài)測試，導(dǎo)致部分電動車出現(xiàn)起火事故。
安全是商用的基礎(chǔ)。在2020年國家強制標準出臺后，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，幾場關(guān)于電池安全的爭論，最終都淪為對某一技術(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，都有可能在市場占據(jù)一席之地。
智能電池，是電池安全的另一個發(fā)力點。通過在電池包獨立模組上增加電子監(jiān)控元件，利用5G、云端技術(shù)增強電池監(jiān)控。通過主被動安全多管齊下，讓電池“永不起火”并非癡人說夢。歐陽明高說，“極端情況雖然不可避免，但讓熱失控時不燒起來，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）還是會偶爾發(fā)生一些，但是會越來越少?！?
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。
梁銳認為，電池問題最終解決還是要看固態(tài)電池。目前，在實驗室里固態(tài)電池已完成技術(shù)驗證，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)。“預(yù)計大規(guī)模商用要到2030年”，梁銳說。
從更長遠看，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)核心競爭力。
■ 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，會加劇用戶對產(chǎn)品不信任，最終對行業(yè)不利。消費者既需要產(chǎn)品安全，也需要心理安全。打消公眾對電動車的疑慮。需要全行業(yè)共同努力。
