在今年的炎炎夏日，不僅僅是天氣熱，新能源汽車也熱。而且熱的讓人擔心，接二連三的燃燒事故見諸於報導。儘管這樣，很多人仍然相信Tesla 的公關思維，燃油車也會燃燒啊，吃瓜群眾正在被洗腦。
人命關天的事，沒有小事，再次印證了汽車工程高安全需求
作為國家層面、工程技術人員需要清醒認識或從麻痺、懵懂中警醒：其危害性、或客戶擔憂，會嚴重製約新能源的健康發展。所以，近期也看到了工業和信息化部裝備工業發展中心的213號文件：「關於開展新能源客車安全隱患專項排查工作的通知」，也是應急採取的必要措施，非常及時。
政策的出手，權威從士的不斷出聲，從另一個角度也反映出，決策者對以往技術導向的再思考，這是好事。這不是誰的錯，技術進步就是這樣，在迂迴中認知和前進，亡羊補牢，為時不晚。
縱觀鋰電池發展歷史，只有認真面對和解決，才能給新能源發展注入新的活力
首先嚴格意義上講，鋰電池有別於現在廣泛應用的鋰離子電池。我們來重溫鋰電池發展歷史：「上個世紀80年代，加拿大 moil energy 公司，首次向市場推出採用金屬鋰作為負極的Li/MnO2 二次電池。這款電池讓其稱霸全球市場，輝煌一時。但是非常不幸的是在1989年發生了連續的爆炸事故。導致大面積召回，該公司從此一蹶不振。」
「後被日本的NEC公司收購。NEC公司投入巨資、人力、物力對上萬塊電池進行了分析，最終找到了導致電池起火爆炸的元兇---鋰枝晶。 所以鋰作為負極材料，淡出了我們的視野。 直到1991年，索尼公司推出首款商用鋰離子電池，LiCO2作為正極，石墨作為負極。從此開啟鋰離子電池二次走向應用的輝煌時代。」
通過這段文字描述，可看出鋰電池的共性問題，析理同樣是作為其化學特性存在的。這也是為什麼靜置的車輛、充電過程的車輛，很有可能是因為析理造成內短路、過充導致內短路等原因而發生著火事故。但是，析理也是可以通過技術手段避免其發生或控制在安全範圍之內的。
豐田對電池事故最到位的總結：過充、外短路、碰撞、內短路
1、 對於過充：系統層面，採用雙檢測系統，對電芯、模組電壓進行檢測。
2、 對於外短路：系統層面，關斷系統、主迴路保險絲。
3、 電芯層面：達到一定溫度時，能自動切斷電流，通過材料、結構、電極來實現。
4、 碰撞防護：通過車身、電池包結構強度來實現。
5、 電芯內短路：系統層面是毫無應對方案的。電芯層面，通過材料、隔膜等防內短路措施（HRL：Heat resistant layer ）
圖1：過充、短路導致熱失控
圖2：析鋰產生的枝晶，可以刺破隔膜
豐田把電芯「內短路」故障排在最後，個人主觀分析：對於松下這樣歷史悠久的公司，工藝高超的控制能力，已不是難題，結合新的隔膜技術、內隔熱技術等是可以很好解決內短路的。但是，對於我們國內電池生產資源，我覺得，解決好內短路技術問題，仍然是當務之急。
電芯的品質、一致性、穩定性，仍然是著火事故直接原因之一
從松下的一些文字中，對其製造工藝的先進性有一些了解：松下的全自動無人幹預生產、嚴格的來料檢驗、潔淨生產環節，完整的測試能力，遠遠高於同行業標準。
從成本的角度，管理的角度，都是需要大力氣的投入。在早期，國內有些有遠見的企業，僱傭日本的管理人員，管理車間；返聘日本的老專家做好5S工作，完整和系統的做FMEA等,其實，都是朝著這方面努力，嚴格意義講，這不是高難的技術問題，而是做好精益生產的手段和措施。
圖3：豐田的測試和車間
電芯生產工藝非常複雜，任何一個環節的缺陷和不完整都會造成後端應用事故。系統層面，在一個包體內，如果選用圓柱電池，四、五千顆電芯已是正常的狀態，任何一顆電芯短路，都是不可想像的災難。
圖4：著火電芯狀態
做真正意義的車用級電池，這是保證車輛安全的底線
國內電芯企業，決大部分都是短時間成長起來的，和松下這樣的老牌企業是無法相比的。同時，汽車工程對安全的要求，對於沒有行業經驗的企業，是無法理解的。所以，在很短的時間追上世界先進水平，確實不是一件易事。但是，市場不等人，你必須做的更好，才能生存。這個脫節問題，逐漸顯露出來，整車企業，為了安全、長遠發展考慮，提高其可控性，紛紛和有實力的電芯廠捆綁聯合。電芯供應市場，造成一種有趣的現象，供不應求和門庭羅雀。所以，統計數字使用全國年生產供應多少GWh,使用了多少GWh是不靠譜的。電芯生產過剩同樣是存在的。
技術角度，針對車用級需求，也有明確的要求：在國標中，GBT 31485-2015 電動汽車用動力蓄電池安全要求及實驗方法，對電池單體承受過充能力有明確的要求，如果上限電壓是4.2V, 哪麼，實驗測試電壓應該是6.3V。
圖5：GBT 31485-2015
從電化學角度，「過充」也是一個廠家產品能力和技術實力，如同快充能力，也是能設計出來的。
惡性價格竟爭，電芯以次充好
在設計過程中，經常用1Wh多少錢作為市場潛在的成本標準。更有甚者，小於1元/Wh的電芯也能上車，成本的不合理性背後，可能就是犧牲的品質。其實，每輛車對功率的需求的不同，對容量要求、對溫度需求的差異等，這些指標，恰恰是和電池成本直接掛鈎的。另一方面，數量可以稀釋成本，也是公認的，松下18650的出價171美金，出貨量都是Gwh。我們國內的企業不論從質、量都是不可企及的，相提並論或作為目標顯然是不合理。包括政策層面，對成本目標的降低或拉動，都是有待商榷的。
同時，一些PACK製造商，不排除以次充好。例如，使用不到一萬公裡的系統，壓差已經是0.5V了,奇怪的是，車輛照樣跑跑，確實奇葩；或者依靠強大的售後團隊來救火作為解決問題的靈丹妙藥，也早已是公開的秘密。市場的混亂，盲目的聽從價格，令人擔憂。
BMS不是萬能的，在電芯內短路面前，也是束手無策
在一篇文章中看到對事故的分析中，「從監測數據看，電池包內部溫度在20秒內，從34℃上升至113℃」。從BMS 角度，面對熱失控的狀態，也是無能為力的。最好的結果，也只有及時、準確診斷和告警了，給乘客的逃生贏得時間，已是相當優秀的BMS了。
實現電池的多元應用；三元材料電池難過針刺實驗是現實
不同的電池用在不同的地方。這才是市場和技術的本色。在選用何種材料的電池時，能量密度不能作為首選因素，這一點，也被更多的有識之士認可。隨著補貼的退坡，各個廠家逐漸會從「無奈」中解放。能量密度的「拔苗助長」，技術的非循序漸進，是嚴重不合理的。不能一味的想著「彎道超車」。市場需要的是安全的產品。還是市場說了算的。
電池的多元化發展，應該會成為一種趨勢。根據實際需求，對續駛裡程、使用的環境、風險評估，選擇合適的電芯和系統電量。這就不難理解，為什麼豐田的Mirai,仍然在用鎳氫電池。個人觀點，在BMS 達不到較高水平的時候，LFP仍然是大巴車的首選。儘管LFP同樣會燃燒，但是，從冒煙到爆燃的時間，LFP是有明顯優勢的。起碼能給乘客的逃生爭取5~10分鐘的時間。
如同當年，我一直主張，鈦酸鋰電池做為燃料電池車輛輔助和儲能電池一樣，安全永遠是第一位的。
正視差距：你的產品做了隔熱、隔火設計嗎？
當專注於熱設計的溫差、均溫的時候，卻忽略了相反的一面風險，哪就是「引火上身」。我們都親眼目睹了充電時，著火的一輛車引燃旁邊無辜車輛的景象，其實，電芯模組之間故障時，同樣也是這個道理。系統、模組、電芯的隔熱、隔火設計，就是為了避免、延緩事故的燃燒狀態。目前，一般從系統層面，做了隔離措施，比如Tesla 的上蓋板所做的隔火、隔熱設計；目前最多設計措施還有模組之間的隔熱設計；電芯的隔火國內產品很少，也只有Tesla 電芯之間使用雲母片的隔火設計。
正視差距：你的溫感布置是基於仿真和多輪測試的結果嗎？
如果不是一對一採集，勢必會出現數值偏差和時間延遲問題。如何與電芯真實溫度狀態匹配？我想不是拍腦門能解決的問題。記得Leaf 的四個溫感布置，當時還疑惑箱體內左、右兩側為什麼沒有對稱布置？其實，背後大量的實驗工作，已經證明，這四個點在具體的空間、各種工況，是最具代表性的位置。
正視差距：你的BMS對電芯的參數模型了解多少？
很多情況，BMS對電芯參數的了解或電芯提供給BMS的數據是非常有限的，甚至是少的可憐的。除了上、下限電壓、SOC對應電壓狀態，SOP功率狀態邊界都沒有。更別說參數模型了。因為，電池廠家也沒有完整的測試。這種粗狂的控制，帶來的後果是嚴重的。BMS和電池的脫節已經不是新鮮問題了。
正視差距：從企業、社會角度，我們的客戶培訓了嗎？
記得在看一個著火事故的錄像時，我發現一個現象：當車輛底部冒煙時，第一時間，乘客並沒有迅速下車；或者下車了，在車旁邊來回踱步，是哪樣的茫然和不知所措。更有甚者，好奇的人們在圍觀。
他們沒有意識到危險，可能就在下一秒。電池的爆燃，會傷及他們。我在前期的一篇文章中，列舉過美國消防協會的培訓：
「如果我的車著火了怎麼辦？NFPA（美國消防協會） 建議司機遵循以下三個步驟：
a) 停止。
b) 如果可能的話，靠邊。
c) 關掉汽車。出去。
d) 在離車輛100英尺遠，同時注意交通安全。
e) 撥打119求助。
f) 不要自己去滅火。」
PACK能力非電芯企業強項；PACK廠電芯品質失控，讓整車廠困惑和心痛
通過僅十年新能源汽車發展的實踐，,電池是新能源核心部件，已毋庸置疑。但是，作為整車的配套零件的電池系統，並沒有像傳統零件配套哪麼簡單。特別是電芯廠家，缺乏整車企業配套經驗，即使這麼多年的努力，仍然還是短板。這就是汽車技術的多年積累的原因。非短時間能培養起來的。
所以，整車廠捆綁和發展自己的pack廠,培育自己的BMS軟硬體設計能力,再聯合有實力,品質優良的電芯製造企業，將會成為一種新發展趨勢。同時，加強對電池系統的掌控，也是在謀求更長遠的發展。比如上汽集團的模式，值得學習。
電芯品質缺陷隱患、可以在充電過程中放大，充電只是「誘因」
我非常贊同王子冬專家這句話：「大部分著火是在充電過程中，或者剛剛結束充電後。保障動力電池充電安全性是件很麻煩的事，這裡面有很多影響因素，有連接的問題，充電方式的問題，製造過程中是否有瑕疵的問題。在充電過程中會將許多隱患放大，導致事故，這點特別重要。」所以，電芯品質問題，在充電環節放大了隱患，充電只是一個誘因，而非主因。我們需要透過現象看本質。
圓柱電芯的上千顆應用，前題是有強大的BMS做支撐
其實，我們國內圓柱電芯的突然放大量應用，與Tesla的應用效應有非常大的關係。包括現在對21700電芯的推崇，我不反對，對任何先進技術的跟隨和創新，但是，也需要站在國內實際情況看問題。不能盲目跟風。我們的BMS管理幾千顆電芯的能力，還做不到Tesla的管理水平；熱系統做到溫差2℃還很困難。尤其是針對三元圓柱電芯，我們的技術駕馭能力還很有限。所以，我倒是建議，從穩定角度，BMS弱的情況下，還是多用方形或著軟包電芯為上策。
鋰離子電池的安全問題是可以解決的
leaf 在全球銷量，2017年已超20萬臺，7年間沒有聽說一起嚴重燃燒事故； 同樣是在路上跑的車輛，同樣也有碰撞， Tesla 在短短5年時間，產量近10萬臺，已發生多起燃燒事故。我們拋開不同電芯正極材料的路線，其工程應用可是一致的。例如，Leaf的系統集成技術：電池箱體結構設計先進，抵禦碰撞能力、密封設計都是一流的，就連一枚繼電器放置的位置，都是非常有講究的。技術的爐火純青，大道至簡，用在這裡再貼切不過了。
更擔心的風險，並不是著火事故，而是來自認識的羈絆、夜郎自大
一顆電芯的成果進步，是無法代表一個電池系統的水準高度，電池系統才是「應用主體」：工藝一致性、控制技術、熱技術、結構技術、系統安全技術等，同樣需要齊頭並進。借用國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬一句話：「通過項目的評價，學會對動力電池進行綜合評價的方法，對項目做出科學的判斷，特別要重視動力電池產品向國外學習，我們不能夜郎自大。」
小結
對於新能源汽車的發展，安全永遠是第一位的。任何政策、標準、法規、設計、製造環節，都不能脫離這個原則和底線。電芯作為電池系統安全主體和基礎。更需要向國外先進技術看齊，做車用級電池，充分實驗。車輛工程面前，生命面前，電池沒有等級之分。需要踏實務實，做好現在的工程，排除上路車輛的風險。
來源：第一電動網
作者：平全文
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