歐陽(yáng)明高

　　客車用磷酸鐵鋰 乘用車用三元

　　從安全的角度來(lái)看，磷酸鐵鋰電池會(huì)好一點(diǎn)。對(duì)于大客車尤其是12米大客車來(lái)說，一旦出現(xiàn)安全事故，車上那么多人很難逃生，所以安全性成為這類客車首要考慮問題，采用磷酸鐵鋰電池更合適。而對(duì)于6米小型客車及乘用車來(lái)說，由于這些車型對(duì)重量、續(xù)航里程要求更高一些，安全敏感度較大客車低一點(diǎn)，在安裝保護(hù)系統(tǒng)后可提前預(yù)警危險(xiǎn)，應(yīng)用三元電池是趨勢(shì)。

　　目前我們國(guó)家新能源汽車的動(dòng)力電池技術(shù)路線還是比較合理的。從不同車型搭載電池種類看，客車領(lǐng)域搭載電池以磷酸鐵鋰為主，占比達(dá)88%，三元鋰電池僅占12%;乘用車領(lǐng)域，搭載三元電池占比達(dá)69% ，磷酸鐵鋰電池占比29%，錳酸鋰電池占比只有2%。

　　但問題也是存在的，從電池消耗量看，客車部分電池消耗超過了60%(純電動(dòng)客車占比約54%)，占比偏大，而且客車的電池質(zhì)量很不一致，全國(guó)各地都有客車廠，品牌比較雜，而且地方保護(hù)比較嚴(yán)重，質(zhì)量參差不齊。

　　同樣，中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)比較分散，整體水平與日韓有差距，這就需要我們特別重視技術(shù)的提升。相關(guān)材料、電化學(xué)體系、電池系統(tǒng)的完善，以及電動(dòng)汽車安全性能，都要靠技術(shù)來(lái)保證。沒有技術(shù)，光靠投資，這個(gè)產(chǎn)業(yè)難以長(zhǎng)足發(fā)展。

　　現(xiàn)在電池市場(chǎng)火爆，企業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利不難，這就更需要把技術(shù)創(chuàng)新放在首位，要盡可能把技術(shù)能力提上去。目前中國(guó)雖然也有像比亞迪、CATL等技術(shù)實(shí)力非常不錯(cuò)的動(dòng)力電池企業(yè)，但畢竟像這么好企業(yè)的數(shù)量太少。

　　眾所周知，在傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)方面，中國(guó)與國(guó)外有差距。相對(duì)而言，現(xiàn)在新能源汽車的動(dòng)力電池技術(shù)，中外差距變小，但我們也應(yīng)當(dāng)留意到，韓國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)在向中國(guó)客車企業(yè)推薦使用三元電池。在這方面國(guó)內(nèi)客車企業(yè)要慎重，可以嘗試，但不宜馬上大規(guī)模采用。對(duì)于客車尤其對(duì)于12米大客車，安全還是絕對(duì)重于一切的。畢竟韓國(guó)純電動(dòng)汽車市場(chǎng)很小，推廣使用的純電動(dòng)汽車量也很少，尤其是客車領(lǐng)域不像中國(guó)市場(chǎng)那么大的容量，也因此，韓國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力電池主要用在中國(guó)市場(chǎng)。當(dāng)然，也不要排斥合資企業(yè)的電池，通過他們的加入會(huì)帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)壓力，可以促進(jìn)國(guó)內(nèi)電池企業(yè)提升。

　　現(xiàn)在新能源汽車補(bǔ)貼多、電池供不應(yīng)求，什么電池都能賣出去，這是一種危險(xiǎn)的現(xiàn)象，而且客車總體水平不如乘用車，整體把關(guān)不嚴(yán)，容易出現(xiàn)問題。隨著補(bǔ)貼熱度下調(diào)，會(huì)掀起一股競(jìng)爭(zhēng)熱潮，技術(shù)實(shí)力不佳、達(dá)不到質(zhì)量水平門檻的企業(yè)將會(huì)被淘汰，中國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)總體水平會(huì)有所提升，趕超國(guó)際水平也是可以做到的。

　　而且從全球范圍來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)研究電池的人數(shù)是最多的。例如從年輕人才的角度看，在國(guó)際雜志發(fā)文章的中國(guó)作者最多，比美國(guó)要多百分之三四十。當(dāng)然其中有些水平不是很高，頂尖科學(xué)家也比歐美少。但總體來(lái)看，我們的后勁還是很足的，新成立的企業(yè)創(chuàng)新能力都很強(qiáng)，值得期待。

　　從客車起火事件談動(dòng)力電池安全

　　目前，新能源客車起火事件時(shí)有發(fā)生，整車企業(yè)應(yīng)在動(dòng)力電池路線要考慮安全性，大客車以磷酸鐵鋰電池為主;其次，電池管理系統(tǒng)技術(shù)水平必須大幅提高，現(xiàn)在很多大客車出現(xiàn)安全事故源于此;再者，要有全方位的安全保障系統(tǒng)，從安全設(shè)計(jì)、熱管理到充電等。

　　動(dòng)力電池安全性的問題概括起來(lái)叫動(dòng)力電池?zé)崾Э?，也就是到達(dá)一定的電池受熱到一定溫度之后就不可控了，溫度直線上升，超過500℃、1000℃，然后就會(huì)燃燒爆炸。

　　為什么會(huì)有這個(gè)問題，首先是因?yàn)檫^熱會(huì)，溫度上來(lái)，最終都是溫度上來(lái)導(dǎo)致的，它會(huì)觸發(fā)電池里的副反應(yīng)，隨著溫度的升高，電池里會(huì)產(chǎn)生一系列的副反應(yīng)，這些副反應(yīng)都會(huì)放熱，導(dǎo)致熱的失控。另外一種原因，電觸發(fā)的，比方外部短路、內(nèi)部短路、過充，這些都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)熱，然后形成熱，然后產(chǎn)生熱失控。第三個(gè)個(gè)原因就是碰撞，比方說車輛的碰撞、擠壓。擠壓之后就像一個(gè)針刺了電池一樣，然后短路，短路這是一個(gè)電的觸發(fā)，然后再產(chǎn)熱，然后熱再引起熱失控。

　　熱失控的幾種不同分類

　　第一，是過熱的熱失控觸發(fā)。比如說插電式的普瑞斯，就是個(gè)三元電池的熱失控過程：隨著不同時(shí)間、不同的溫度，底下是它不同的熱失控的反應(yīng)，可以看出溫度逐步上升，可以在此基礎(chǔ)上對(duì)這個(gè)溫度進(jìn)行一個(gè)預(yù)測(cè)和判斷。這是過熱的原因和解決辦法，包括電池的選型和熱設(shè)計(jì)的不合理，或者外短路導(dǎo)致電池的溫度升高，或者是電纜的接頭松動(dòng)等。

　　解決辦法兩個(gè)方面，一個(gè)是電池的設(shè)計(jì)，一個(gè)是電池的管理。比如說從材料設(shè)計(jì)的角度，可以開發(fā)來(lái)某種防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應(yīng)。另外從電池管理的角度，可以根據(jù)不同溫度范圍的預(yù)測(cè)，來(lái)定義不同的安全等級(jí)。

　　第二，是過充電觸發(fā)的熱失控。比如說前一階段出現(xiàn)的電動(dòng)巴士的燃燒就是這個(gè)原因，這個(gè)原因最后發(fā)現(xiàn)是電池管理系統(tǒng)本身對(duì)過充電的電池管理系統(tǒng)的電路沒有功能安全，導(dǎo)致電池的BMS已經(jīng)失控，然后還在充電導(dǎo)致的。

　　過充電的原因和解決辦法為：充電機(jī)的故障可以通過充電機(jī)的安全冗余來(lái)解決;電池管理的不合理情況，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。

　　第三，是內(nèi)短路觸發(fā)的熱失控。比方說波音的787事件，最后找到的原因，電極和隔膜上有金屬物，有了內(nèi)短路，盡管不能100%確認(rèn)這個(gè)熱失控是內(nèi)短路觸發(fā)的，但是它是最可能的原因，因?yàn)檎也坏狡渌?，而且?nèi)短路沒辦法復(fù)現(xiàn)。

　　要解決這個(gè)問題，第一個(gè)方面是電池的選擇和電池單體容量的選擇，要找到好的電池廠商，第二個(gè)是內(nèi)短路的安全預(yù)測(cè)，根據(jù)單體參數(shù)變化，來(lái)判斷它的一致性是否發(fā)生顯著性變化。

　　第四種觸發(fā)是機(jī)械觸發(fā)，比方說碰撞，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室針刺試驗(yàn)，可以看出不同的材料在針刺的時(shí)候反應(yīng)不一樣的，磷酸鐵鋰相對(duì)安全。

　　總之我們?cè)跓崾Э財(cái)U(kuò)展和抑制方面，我們是從安全保護(hù)設(shè)計(jì)和電池管理兩個(gè)方面來(lái)著手。

　　結(jié)語(yǔ)

　　“十三五”期間，我們國(guó)家的電動(dòng)汽車規(guī)劃將繼續(xù)堅(jiān)持“純電驅(qū)動(dòng)”的技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，開發(fā)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，超前研發(fā)下一代技術(shù)，完善電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈，支撐電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，在這方面，中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)大有可為。

　　簡(jiǎn)介：

　　歐陽(yáng)明高，1958年出生，工學(xué)博士。全國(guó)政協(xié)常委，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，清華大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任，汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)，國(guó)家“863”計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重大項(xiàng)目總體專家組組長(zhǎng)。

　　注：本文由歐陽(yáng)明高授權(quán)客車網(wǎng)整理，經(jīng)本人修改完成。