專訪前一天,我問:“需要我提供一份專訪提綱嗎?”馮旭寧的助理笑笑說:“馮博士說不用提綱,所有你感興趣的問題都可以問。”
馮旭寧,清華大學(xué)助理研究員,清華大學(xué)
電池安全實(shí)驗室主任,中國科協(xié)青年人才托舉工程選拔人才之一。他長期從事新能源汽車動力
電池系統(tǒng)“熱安全特性、建模與管理”方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。在大容量鋰離子動力電池系統(tǒng)的熱失控誘發(fā)與蔓延特性測試、機(jī)理分析、建模與防控技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了動力電池?zé)崾Э靥匦杂刹豢蓽y到可測,由可測到定量可測,由定量可測到可定量預(yù)測的技術(shù)進(jìn)步。
翌日,清華大學(xué)汽車工程系辦公樓3層,我到達(dá)時,馮旭寧還在開會。20分鐘后,我見到了他。和我想象中的“主任”不一樣,馮旭寧很年輕,講話是標(biāo)準(zhǔn)理工男式的簡單和邏輯分明。
會議室中還有一桌人在做討論,他隨便找了個位子坐下說,我們直接開始吧。我面露難色,意指還要錄音,需要一個安靜點(diǎn)的環(huán)境。他帶著我換了一間略顯狹小的辦公室,有些尷尬地笑笑:“我們辦公室緊張,老師學(xué)生都混著用。”
在這間安靜的辦公室里,如助理說的那樣,馮旭寧解答了所有我感興趣的問題,其中包括“
電動車自燃到底怎么引起的?電池的技術(shù)突破到了怎樣的程度?用戶如何滅火?用多久逃生?”
馮旭寧說,從熱失控的某些角度出發(fā),磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池要“好”;固態(tài)電池是更安全的,但一定要在“固態(tài)”前面加個“全”字,現(xiàn)在這種電池還未量產(chǎn),也沒有車企在應(yīng)用,但是大家都還很期待。他還說,特斯拉的一些充電自燃事故可能是因為快充過多導(dǎo)致的,F(xiàn)在已經(jīng)有技術(shù)可以解決這個問題,但如果要求更快充電速度的話,解決方案的成本還是較高。
以下為對話實(shí)錄:(在不改變嘉賓原意的情況下,第一電動做了刪減校對)
事故復(fù)雜,原因難找,責(zé)任多方
第一電動:為什么電動車安全這么大的事情,迄今為止仍然很少有權(quán)威機(jī)構(gòu)去談?wù)?電動車自燃到底是怎樣引起的?/strong>
馮旭寧:首先,從企業(yè)的角度出發(fā),它們需要維護(hù)自己的產(chǎn)品形象以及利益。
其次,就是責(zé)任的界定。事故發(fā)生,有時是電池的原因,有時是整車的原因,還有可能是Pack廠的原因。界定清楚以后,有一方要承擔(dān)責(zé)任,就可能要召回,要賠很多的錢,這方面大家都比較謹(jǐn)慎。
最后,從調(diào)查的角度來看,電池自燃的原因比較復(fù)雜,很多因果之間的聯(lián)系并不是充分和必要的。很多原因是出于“猜測”,可能那并不是真實(shí)的原因。并且,一般我們?nèi)プ鍪鹿收{(diào)查時,燃燒后的現(xiàn)場是比較慘烈的,尤其是三元電池,燒完后基本只剩灰燼,能夠查出來的信息非常少,想要做后續(xù)的事故調(diào)查也非常困難。
但是從研究的角度出發(fā),我們還是希望把這個問題搞清楚,不讓它再次發(fā)生。具體到操作上,我們會把所有可能誘發(fā)的原因都做重現(xiàn)性的實(shí)驗,然后去推斷它最有可能的事故起因,如果跟事故的實(shí)際情況跟實(shí)驗非常接近,我們再去跟企業(yè)溝通。如果我們跟企業(yè)溝通事故調(diào)查的結(jié)果,我們肯定要簽保密協(xié)議,所以也不能對外宣稱哪個車哪天出事故了,它的原因是什么。但是,我們還是會知道事故車輛的一些信息。
目前,我們跟國內(nèi)大部分的整車廠和電池廠都建立了合作的關(guān)系,合作的焦點(diǎn)就是在電池安全方面,歐陽老師(歐陽明高)建立了電池安全實(shí)驗室,就是為了專注于電池安全方面的研究。
熱失控來說,磷酸鐵鋰比三元的要“好”
第一電動:那現(xiàn)在可以細(xì)化地講一下,電池自燃的原因到底有哪些嗎?
馮旭寧:雖然事故有各種各樣的形式,但是從失效模式上來看可以歸結(jié)為機(jī)械濫用、電濫用或熱濫用。不過,近期研究發(fā)現(xiàn),對電池來說,在機(jī)理層面導(dǎo)致電池失效的是電化學(xué)濫用。這些濫用使電池的實(shí)際負(fù)荷超過了它的正常工作范圍,引發(fā)一系列的化學(xué)副反應(yīng),最后導(dǎo)致電池的熱失控。
前面三種濫用現(xiàn)在已經(jīng)被寫進(jìn)法規(guī)和測試標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中,在產(chǎn)品出廠前已經(jīng)進(jìn)行了有效約束。
但是機(jī)電熱濫用的深層次問題是電化學(xué)的濫用,尤其是在新材料體系電池的使用過程當(dāng)中,電化學(xué)濫用的問題始終存在,對應(yīng)的機(jī)電熱濫用形式會發(fā)生變化,有的時候在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)里面就沒有辦法預(yù)見這件事情的發(fā)生。
最新的像超快速充電導(dǎo)致負(fù)極析鋰這個問題,在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)里就沒有約束,但是在電化學(xué)濫用層面,它的問題就已經(jīng)出現(xiàn)了。
第一電動:你講到尤其是現(xiàn)在三元電池和高鎳的更容易發(fā)生熱失控。我之前看過一些分析,說磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э氐臏囟扰R界值會比較高,可能在200-400度,三元大概在120度,這是不是就意味著三元鋰電池更容易熱失控?更不安全?
馮旭寧:之前我們做過一些統(tǒng)計,把電池?zé)崾Э氐臏囟确殖闪巳悾琓1是電池自生熱的起始溫度,T2是熱失控發(fā)生時的溫度,是不可逆轉(zhuǎn)的溫度,超過這個T2,電池會把能量全都釋放出來并達(dá)到最高溫度T3。
相同正極材料體系的電池,因為電池設(shè)計水平的不同,T1,T2,T3方面的差異也可能很大,您提到的針對三元電池的溫度臨界值在120℃,這可能是某些較差的樣品的測試結(jié)果,用來評判三元電池的安全性是不太公平的。
我們來看這三個特征溫度的統(tǒng)計結(jié)果,當(dāng)前的電池普遍采用石墨或碳負(fù)極,他們的T1是普遍相似的,反映熱失控觸發(fā)溫度的T2反倒沒什么規(guī)律,反映熱失控最高溫度的T3則和材料體系有關(guān),比較有規(guī)律。
T1主要是石墨負(fù)極開始失效的溫度。它主要是跟負(fù)極有關(guān),所以只要采用的相同的負(fù)極材料和類似的電解液,它們的T1應(yīng)該是比較接近的。我們有一個T1的統(tǒng)計結(jié)果,它主要集中在100-110℃這個位置。只要是采用石墨或碳負(fù)極的電池,差不多都是這個結(jié)果。
但是,T1也會有的好,有的不好,可以通過電解液的添加劑使得電池石墨負(fù)極表面的SEI膜增厚。SEI膜越厚,它的熱穩(wěn)定性就越高,所以T1可能就更高一點(diǎn),也就是從T1的角度來說這款電池是更穩(wěn)定的。
我們針對材料體系相似的電池,測試了很多不同廠家的樣品。比如說磷酸鐵鋰電池,它不同的樣品有的T2比較高,有的T2就也會比較低,F(xiàn)在有些研究機(jī)構(gòu)只測試了兩個種類,比如說磷酸鐵鋰測了一款,三元測了一款,它發(fā)布出來的數(shù)據(jù)就是片面的。
但是有一點(diǎn)是可以確定的,熱失控最高溫度T3是有規(guī)律的。T3是等于整個材料體系釋放能量的過程。簡單來說,正極有一個較高的氧化性化學(xué)勢,負(fù)極有一個較低的還原性化學(xué)勢。它們兩個的差異顯示為電池的電壓,在提高電池比能量的過程中,也拉大了這個化學(xué)勢差。
熱失控是什么過程呢?目前我們認(rèn)為,熱失控就是整個電化學(xué)體系崩潰以后,兩個方向把整個電化學(xué)勢的能量都釋放出來的過程。這個過程來說,磷酸鐵鋰的化學(xué)勢差較低,三元材料的化學(xué)勢差較高。三元材料一瞬間釋放出的熱失控能量,肯定是要比磷酸鐵鋰的釋放能量要多。所以從T3的角度來說,它和比能量之間的關(guān)聯(lián)性還是比較強(qiáng)的。
第一電動:所以從T3的角度來看,磷酸鐵鋰比三元的要“好”。
馮旭寧:對,磷酸鐵鋰的一般就是500度左右,不再高于這個數(shù)了;三元隨著鎳含量的增高,溫度是一直在增加的,三元811電池的T3可能到1200度以上。
固態(tài)電池前面要加“全”,目前技術(shù)尚不成熟,沒有車企應(yīng)用
第一電動:那固態(tài)電池呢?它安全嗎?
馮旭寧:我們期待的、沒有有機(jī)電解液、不會發(fā)生燃燒的固態(tài)電池是這樣的,它必須在名字前面加一個“全”字才有效,就是“全固態(tài)”。不加“全”字的固態(tài)電池,其中還是可能有會發(fā)生燃燒的有機(jī)電解液的。
用戶最關(guān)心的是電池的燃燒問題。前面說,鋰電池有熱失控的風(fēng)險,但是熱失控和起火的關(guān)系不是充分必要的。起火是因為它里面的電解液是有機(jī)的,這些碳酸酯類,這類易揮發(fā)的小分子有機(jī)溶劑是很容易發(fā)生燃燒的,F(xiàn)有的鋰離子電池在熱失控的過程中,這些碳酸酯類的有機(jī)溶劑會噴出來,然后它就會在電池外面發(fā)生燃燒。
液態(tài)電解液容易揮發(fā),容易燃燒,那變成固體電解質(zhì)不就穩(wěn)定了,不燃燒了嗎?我們所給予厚望的固態(tài)電池,從本征安全性上來說,就是有這種誘人的屬性。
最早大家提出固態(tài)電池的概念,就是我要把液態(tài)電解液全部都改成固態(tài),就叫固態(tài)電池了。但是,如果在液體里面增加一些固態(tài)電解質(zhì),或者是在固態(tài)電解質(zhì)里面增加一些液體,這種電池叫什么電池呢?有的人說叫半固態(tài)電池或者是半液態(tài)電池,但是半固態(tài)和半液態(tài)都是同一件事,目前都叫“固態(tài)電池”,不加“全”字。
從發(fā)論文的角度來說,學(xué)界現(xiàn)在要求必須得是全固態(tài)電池,才是真正意義上把有機(jī)電解液全部都去掉的電池。
所以,嚴(yán)格意義上講,在有機(jī)電解液里面加了一些固態(tài)的,或者是在固態(tài)里面加了有機(jī)電解液,是可以打廣告宣稱這個電池就是固態(tài)電池了。所以,現(xiàn)在的固態(tài)電池安全性好不好,還得看液態(tài)電解液占的比例是多少。如果液態(tài)比例還占90%,顯然其實(shí)這個失控和燃燒問題是沒有很好解決的。
第一電動:也就是說,全固態(tài)電池是真的可以有效提高安全性?
馮旭寧:現(xiàn)在是這樣,因為固態(tài)電池還沒有大規(guī)模量產(chǎn)的電芯,我們的測試數(shù)據(jù)也非常有限。但有一個問題,固態(tài)電解質(zhì)的涂層可能含硫、氮,這些物質(zhì)在高溫情況下會釋放出比如說氮氧化物、二氧化硫以及硫化氫等一些高爆性氣體,它的安全問題就轉(zhuǎn)化成了新的問題。
但是現(xiàn)在從安全性角度而言,為什么大家還是認(rèn)為它更好一些呢?是因為它確實(shí)替代了有機(jī)電解液,你去點(diǎn)它也點(diǎn)不著,但是點(diǎn)它以后,它釋放出來的氣體會不會燃燒,會不會爆炸呢?這個是目前研究領(lǐng)域還不清楚的事情。
第一電動:有報道稱,蔚來汽車的固態(tài)電池或?qū)⑦M(jìn)入規(guī)模生產(chǎn)了。以你目前對汽車行業(yè)的了解來說,現(xiàn)在新能源車企使用“全固態(tài)電池”的可能性大嗎?
馮旭寧:現(xiàn)在全固態(tài)電池應(yīng)用于新能源汽車顯然還是不成熟的。但是,中國和日本在全固態(tài)電池研發(fā)方面都是走在世界前列的,也是最有望最先做出量產(chǎn)的“全固態(tài)電池”,至于說規(guī);a(chǎn)的固態(tài)電池,剛才已經(jīng)明確了它的概念,顯然也是有可能的。
我們還是要客觀看待新生事物,辯證地認(rèn)識科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過程,從鋰離子電池的發(fā)展歷程來看,90年代之前我們連鋰離子電池都沒有得用呢。說不定固態(tài)電池很快能夠在工程化生產(chǎn)中取得突破,我們也期待這一天能夠早日到來。
現(xiàn)在來說,還沒有能夠達(dá)到車輛使用的“全固態(tài)電池”。它說我是固態(tài)電池,什么意思呢?通常就是在液態(tài)電解液里面加了一些固態(tài)的成分,它電池的特性還跟液態(tài)電池的非常接近,其實(shí)也是可以提高電池安全性的,但是它的比能量并不能有效得到提升。因為在原先的比能量的質(zhì)量里面,增加了固態(tài)的成分以后,其實(shí)比能量不一定是增大的。
第一電動:固態(tài)電池的成本高嗎?有望降下來嗎?
馮旭寧:在規(guī)模化生產(chǎn)和使用之前,固態(tài)電池現(xiàn)在的成本肯定是比較高的,現(xiàn)在它的成本高也是很正常的,但是我們認(rèn)為還是能降下來的。因為從電池生產(chǎn)的發(fā)展歷程來看,如果它能夠滿足所有的性能要求,成本降是指日可待的。
但是,它現(xiàn)在性能、生產(chǎn)制造等方面還存在諸多的問題。主要的問題是全固態(tài)的電解質(zhì)相當(dāng)于是干的,我們的極片也是干的。這樣就導(dǎo)致多孔電極中間是空的,這些空隙里面是沒有辦法有鋰離子過去的。所以,在離子傳輸方面就像是兩塊硬的板去接觸在一起,中間一定有縫隙,還是需要液態(tài)去進(jìn)行填充。但如果增加液態(tài)對接觸不良的空隙部分進(jìn)行填充,這時的比能量、性能就會貼近原先的傳統(tǒng)電池。總之,全固態(tài)電池還是一個非常困難的研究方向。
第一電動:所以對固態(tài)電池的應(yīng)用來說,當(dāng)前最主要的問題不是成本,而是技術(shù)方面尚不成熟。
馮旭寧:對,技術(shù)上還不夠成熟,大家也很努力在研究和解決問題。
為什么2016年的時候固態(tài)電池突然火了?從電池導(dǎo)電的角度來說,我們希望導(dǎo)電率特別高,因為這樣鋰離子傳輸?shù)每,快充和放電能力就會比較好。以前如果你拿一杯電解液和一塊硬的固體,去測它們的導(dǎo)電率,液體電解質(zhì)的導(dǎo)電性是明顯好于固態(tài)電解質(zhì)的,因此長期以來沒有人關(guān)注固態(tài)電池。
東京工業(yè)大學(xué)有一個教授叫Kanno,他30多年一直在尋找一種導(dǎo)電性很高的固態(tài)電解質(zhì)。2016年的時候,他終于找到了一種導(dǎo)電性強(qiáng)于液體電解質(zhì)的固態(tài)電解質(zhì)。這在材料和電池領(lǐng)域,都是一個很大的突破。因為有了Kanno的突破,大家有了更大的熱情去解決新的問題,這也是固態(tài)電池?zé)岢逼饋淼闹饕颉?/div>
現(xiàn)在擺在面前的,就是固態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電極之間怎么能接觸得很好、鋰離子怎么能夠?qū)нM(jìn)去的問題。
特斯拉事故可能跟快充有關(guān)系,技術(shù)突破成本高昂
第一電動:從用戶的角度來說,哪些操作是上述濫用的具體體現(xiàn)?
馮旭寧:機(jī)械濫用就是電池在碰撞的時候受到了擠壓,從而導(dǎo)致的短路現(xiàn)象。還有穿刺,比如說底盤擱底托了或割了一下,電池會發(fā)生形變或移位。
電濫用方面,比如說過充、快充。特斯拉那個事故可能跟快充有關(guān)系。如果用戶每天都在超級快充,負(fù)極老化后去接受鋰的能力沒有最初設(shè)計時那么好,充完的鋰太多了之后,它就在負(fù)極表面析出來了,析出來是活性的鋰,會跟電解液直接反應(yīng)。另外,并聯(lián)數(shù)過多的情況下,超級快充過程中,可能出現(xiàn)部分并聯(lián)電池充電電流超限的情況,這種可能的原因我們還在確認(rèn)當(dāng)中。
表觀上來看,都是由于使用過程中的一些不當(dāng)操作造成的濫用,底層是電化學(xué)濫用。
從用戶角度來說也不用特別擔(dān)心,因為目前我們現(xiàn)有的國標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用方面的產(chǎn)品測試評價。在實(shí)際車輛出廠前,電池都已經(jīng)通過安全測試了。測試過以后,如果使用時碰到類似的問題,是不會出現(xiàn)熱失控的。法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)一直在盡職盡責(zé)地保護(hù)大家,中國電動汽車方面的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)走在世界前列,所以用戶不用特別擔(dān)心國產(chǎn)新能源汽車的電池?zé)崾Э貑栴}。
第一電動:將來會不會有一種快充技術(shù)能夠和電濫用分離,它能夠既快充,又使活性鋰不析出?
馮旭寧:其實(shí)這種技術(shù)已經(jīng)是有了,CATL公司很早就有這個技術(shù)了。
這個技術(shù)原理是怎樣的呢?鋰要嵌入到石墨當(dāng)中去,你跑過來的時候,它要去得電子,那必須得有足夠多的電子跑過來跟充過來的鋰進(jìn)行結(jié)合,才有可能改善這個過程。所以,需要加強(qiáng)電子的導(dǎo)電能力,還要加快鋰離子的擴(kuò)散速度,所以它需要在這個負(fù)極的表面增加導(dǎo)電的程度。
但是,做到這件事,同時意味著成本的增加。傳統(tǒng)來說,我們做的鋰電池負(fù)極,可以使用類似從山里面采礦出來的天然石墨,可以直接使用,F(xiàn)在想要提高它的導(dǎo)電性,就必須得對天然石墨進(jìn)行再加工。
怎么加工呢?要把這個石墨表面做成一個圓球,使它的表面積達(dá)到最大,然后在球狀上包覆一層快離子的包覆層。這個包覆層制作的過程中,要對石墨在微觀角度進(jìn)行加工,加工以后還要涂上高端的涂料,類似石墨烯這種導(dǎo)電性非常昂貴的材料,這個過程會導(dǎo)致成本的增加。
第一電動:這樣成本大概能增加多少?
馮旭寧:目前量產(chǎn)的車沒有聽說誰在用,所以成本方面我也不清楚。因為現(xiàn)在一個電芯,一般一瓦時都不到一塊錢。如果應(yīng)用這項技術(shù),光負(fù)極就一塊錢一瓦時或者是更高,這時候就不太值了。
當(dāng)然,我們也希望這項技術(shù)能夠盡快量產(chǎn)。目前我們采用的是負(fù)極析鋰觀測的技術(shù),保證在充電過程中負(fù)極過電勢不低于析鋰電位,可以保證在極限充電情況下,電池沒有壽命和安全問題。
根源解決問題,自抑制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用
第一電動:你剛剛說用戶不用太擔(dān)心熱失控,車輛已經(jīng)經(jīng)過測試,但現(xiàn)實(shí)還是發(fā)生了事故。
馮旭寧:比如說iPhone6、iPhone7都是很成熟的產(chǎn)品,但是它仍然會在家里發(fā)生起火。事故就是一個概率事件。制造方面滿足標(biāo)準(zhǔn)法規(guī),大批量的生產(chǎn)肯定是有一定概率的殘次品,不能避免它有可能會流向市場。
但是,關(guān)鍵是我們能不能接受次品的比例?電動汽車是一種新生事物。人們可能會覺得這應(yīng)該是一個完美的東西,一點(diǎn)事情都不應(yīng)該出。
比如我以前是開燃油車的,突然之間買了一個電動車,我肯定是希望它能帶來更好的駕駛體驗。盡管它已經(jīng)帶來很多新的體驗了,但是,大家還是對新生事物的包容度會低一些。
如果按照事故概率來說,目前電動汽車的事故概率其實(shí)比傳統(tǒng)的燃油車自燃起火概率要低很多。但是,我們現(xiàn)在正更大批量生產(chǎn),這個概率是不是會增加呢?應(yīng)該是可能增加一些,是不是能夠持續(xù)比燃油車低,我們一直在關(guān)注。
第一電動:雖然電動車起火概率低于燃油車,但用戶可能比較在意的是,二者不同之處在于是燃油車不會自燃,電動車卻是自燃。
馮旭寧:解決問題就要從根本找原因,自燃的原因我們已經(jīng)在深入研究,今后我們也會在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)里去對它進(jìn)行完善。
第一電動:沒有辦法從根源上滅火?
馮旭寧:除非把內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)給抑制掉,否則外部滅火,化學(xué)反應(yīng)還會繼續(xù)把電池的溫度提高到更高的溫度上,然后可能會導(dǎo)致下一次的起火。
滅火備兩次,逃生5分鐘
第一電動:關(guān)于電動車起火后的滅火和以及逃生,你有相關(guān)建議嗎?
馮旭寧:滅火的情況就比較復(fù)雜。
我們最近搞清楚了滅火需要掌握的一些機(jī)理。引發(fā)電池燃燒有兩條路徑,第一條是電池內(nèi)部的反應(yīng)路徑,即化學(xué)反應(yīng)和內(nèi)短路;另一條路徑是外部路徑,有機(jī)電解液噴發(fā)到電池外部造成起火。
當(dāng)你滅火的時候,滅的只是外面的火,但是內(nèi)部的這條失效路徑還在向前發(fā)展。所以,你把外頭的火滅了以后,它可能待會兒又來一次。也就是每個電池都會有多次噴火的可能。但是我們滅火的時候,只要起火就得滅掉,就可能感覺到困惑和困難。
第一電動:怎么從內(nèi)部抑制化學(xué)反應(yīng)?
馮旭寧:我們希望內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)不要非常劇烈,那要有一個自抑制的機(jī)制?梢宰龅木褪窃陔姵乩锩嬖O(shè)置一些自抑制的機(jī)制,現(xiàn)在已經(jīng)有一些比較好的方法在用了。比如說有一些旁通閥之類的東西,如果發(fā)生大電流過流的時候,就會把電路旁通掉,不讓大電流繼續(xù)放電和產(chǎn)熱,這已經(jīng)是比較成熟的方法了。起火的過程中,這個閥該起作用還是可以起到一定的作用。
大家逐漸對這個事情清楚了以后,我們就可能有針對性地滅火。開始起火了,沒關(guān)系,我得知道你這是第幾次起火,現(xiàn)在里面的反應(yīng)大概進(jìn)行到什么程度了。然后再決定現(xiàn)在滅火應(yīng)該滅到什么程度,合理地分配滅火劑去從容處理多次的噴火現(xiàn)象。
第一電動:也就是說從開始燃燒到最后會噴幾次火是有數(shù)的?
馮旭寧:對,通過研究,現(xiàn)在我們已經(jīng)基本有數(shù)了。一個電池理論上是最多有四次,一般來說會發(fā)生一到兩次。關(guān)鍵是滅火的過程中,一個是要降溫,抑制內(nèi)部路徑的持續(xù)發(fā)展,另一個是在滅火的過程中,不要一次就把所有的滅火器都打掉。
所以,對于一塊電池你得準(zhǔn)備一個兩次滅火的機(jī)制,才能保證它滅干凈。但是,在系統(tǒng)方面就比較麻煩,當(dāng)一個電池失控了以后,它會影響相鄰的電池,相鄰的電池發(fā)生熱失控蔓延之后,又會出現(xiàn)兩次起火。所以,整個在系統(tǒng)過程中,在電池和電池之間的熱失控蔓延過程,也必須配合滅火,進(jìn)行有效的抑制。
第一節(jié)起火了以后,現(xiàn)在我們知道一般是兩次,這兩次滅掉了以后,你發(fā)現(xiàn)后面為什么又起火了,是因為相鄰的電池又發(fā)現(xiàn)新的熱失控過程了。每一個熱失控過程對應(yīng)兩次起火,為了滅火你又得去應(yīng)對新的電池?zé)崾Э剡^程引發(fā)的起火。所以我們所說的熱失控蔓延,也叫熱失控的擴(kuò)散,這個過程中本身也必須得到一個有效的抑制才可以。電芯廠主要應(yīng)該做的是單體失控反應(yīng)的抑制,Pack廠和整車廠主要應(yīng)該做的是熱失控蔓延的抑制。
第一電動:單體的自抑制技術(shù)已經(jīng)有了,電池和電池之間的抑制技術(shù)有嗎?
馮旭寧:這個技術(shù)的原理主要是隔熱和散熱的平衡,跟水壩或者是攔洪水差不多。一旦出現(xiàn)這個事情,把能量釋放出來會有一個很高的熱梯度,如何防止這個熱的梯度向周圍的擴(kuò)散,類似于堆高大壩,但是還得有引導(dǎo)的渠道。
所以,它是一個非常綜合的過程。我們現(xiàn)在主要面臨的問題是,做這種熱蔓延實(shí)驗的花銷是非常大的,每次要把一個電池包弄炸掉,但是我們還需要大量的實(shí)驗量來做設(shè)計。這樣怎么辦呢?我們現(xiàn)在在開發(fā)的就是用基于模型的方式,用計算機(jī)仿真的方式,來做熱擴(kuò)散能量流的分析,通過模型仿真去尋找可能可行的方案,對針對性的可行方案對它進(jìn)行抑制性的設(shè)計。
第一電動:這個技術(shù)目前有應(yīng)用嗎?
馮旭寧:這個技術(shù)目前在車上已經(jīng)有應(yīng)用了,今年的車基本上都有擴(kuò)散抑制的技術(shù)了,我們不用非常擔(dān)心,F(xiàn)在關(guān)鍵是擴(kuò)散的時間,第一節(jié)起火了,第二節(jié)再跟著起火,第一次起火滅火器噴完了,第二次起火之前,人是不是跑掉了。
第一電動:從第一次到第二次的時間大概是多少?
馮旭寧:現(xiàn)在我們要求時間,不是以第一次到第二次為標(biāo)準(zhǔn)。我們要求的是從發(fā)生電池包事故之后,到最后發(fā)生明火,對人員造成傷害。這個過程,現(xiàn)在國標(biāo)的規(guī)定是5分鐘。
5分鐘是怎么算的呢?我們做實(shí)驗,各種各樣的車,包括客車、轎車,突然告訴他車有問題了,你要下車逃跑的時間,包括在高速上要停車,整個的過程,5分鐘是保證大家都能跑掉的。
預(yù)警報警系統(tǒng)正在應(yīng)用,用戶應(yīng)予以重視
第一電動:但電池包出問題的時候,很多用戶并不知道,都是看見明火以后才知道出事兒了。
馮旭寧:所以另外一個事情是預(yù)警的過程,現(xiàn)在強(qiáng)制要求每一輛車都要有預(yù)警的功能。預(yù)警和報警,預(yù)警就是早期發(fā)現(xiàn)這個電芯有一個異常的狀態(tài),然后提前告知。我們現(xiàn)在在跟很多家也在做研究的算法,大概的檢出率我們要求是95%以上提前預(yù)警。
第一電動:預(yù)警系統(tǒng),今年的車上有嗎?
馮旭寧:現(xiàn)在在國標(biāo)的要求下,預(yù)警的功能是每家都有的。去年也有,大家都很關(guān)注的情況下,這個技術(shù)也在快速提升。預(yù)警的能力和捕捉蛛絲馬跡的能力會越來越厲害。預(yù)警方面,它有一個矛盾的地方,可能預(yù)警的算法很好,很靈敏,但是它是可能有誤報的。有一些不是故障,但是疑似故障的可能會報警。頻發(fā)的“狼來了”可能會對用戶造成駕乘體驗上的影響,但是要平衡誤報和快速預(yù)警之間的關(guān)系。
除了預(yù)警之外,在這種系統(tǒng)級的事故出現(xiàn)以后,一定會報警,F(xiàn)在有時候用戶面對預(yù)警,是并不警惕的狀態(tài),經(jīng)常選擇置之不理。但是,報警事件就是確實(shí)出事故了,必須要第一時間報出來有熱失控的故障,現(xiàn)在所有車型都配備了這個功能的。只不過有些家的算法好,反應(yīng)快一點(diǎn),有的反應(yīng)稍微慢一點(diǎn),但是在失控之后一定會有一個報警信號。
第一電動:從第一個電池開始起火,到最后電池包燒完大概要多久?
馮旭寧:這就要看熱失控蔓延抑制的效果。比如說,它在模組級就抑制掉了,那就沒有后續(xù)了,很快就結(jié)束了。但是,如果整體燒掉的話,我們實(shí)際做實(shí)驗來看,一直燒一晚上都有可能。因為它有成百上千節(jié)電池,假設(shè)按照國標(biāo)的目前要求,每兩節(jié)之間的蔓延相隔5分鐘,一共500多分鐘,500分鐘就是8個小時了,一般來說有的實(shí)驗8小時之后了,溫度降不下來,都還在不停地有電池?zé)崾Э睾推鸹稹?/div>
第一電動:如果站在第三方的角度看,車起火,一燒一宿把地下車庫其他車也燒了,應(yīng)該誰來負(fù)這個責(zé)任?
馮旭寧:這個就相當(dāng)于,前面有很多化學(xué)反應(yīng)或者是誘發(fā)條件,產(chǎn)生誘發(fā)條件是誰的責(zé)任,就應(yīng)該由誰來負(fù)這個責(zé)任。
但是目前從用戶的角度來說,他一定只會找車企的麻煩,因為我是在你家買的車,錢也交給4S店了。出了事誰負(fù)責(zé)賠,這也是現(xiàn)在車企、電池廠、Pack廠以及供應(yīng)商之間在討論的一件事。
我們建議是大家不要只想著推卸責(zé)任,出了事故之后,要一起把原因搞清楚,把可能的產(chǎn)品安全隱患解決掉,下次不要再出類似的事故。現(xiàn)在保險機(jī)制不健全,肯定還是誰出了問題誰負(fù)責(zé)賠。但是其他的合作伙伴要一起扛大量賠付的危機(jī),畢竟有的事故是概率事件,或者確實(shí)在認(rèn)識端還存在不足。
好在現(xiàn)在有一些保險公司現(xiàn)在開始出新能源汽車險,還有電池險了,以后出了事有保險公司來賠。那保險公司的保費(fèi)怎么訂,它就會去做事故調(diào)查和企業(yè)資質(zhì)調(diào)查,從而在事故賠付端形成一個比較完整的商業(yè)體系。
(責(zé)任編輯:子蕊)
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