动力锂电池为何会有安全问题？

汽车电动化已成为全球共识。从国家层面来讲，已有国家在不同的时间节点推出了自己的时间表。从公司层面来讲，现在车企都在积极拥抱汽车电动化并做了很多布局。

从共识变成现实，重要有两方面工作最为关键：一方面是对新能源汽车动力锂电池技术方向的选择，另一方面是在此基础上怎么样去解决现在面对的技术的难题或者问题。

新能源汽车动力锂电池可选择的方向很多，一百多年前第一辆汽车就是电动的，但当时电池技术不成熟，没有实现产业化，那时候是铅酸电池。

现在新能源汽车行业使用最多的是锂离子电池。从目前时间节点看，现代锂离子电池仍然是未来很长一段时间的主流，目前还看不到有被挑战的势头。

下一代固态电池和燃料动力电池也可能在未来占领重要位置。尤其是燃料动力电池在政策层面得到了引导和推进。锂离子电池作为目前用的最多的技术路线，安全问题较为突出。同时还存在成本的问题，尤其是补贴退坡后问题更加突出。

动力锂电池为何会有安全问题？

动力锂电池最为核心的是安全问题，是现在所有矛盾里面最难解决和最棘手的问题。安全是非常复杂的系统，涉及方方面面，能量密度、循环、快充、成本等都是复杂混合的系统，这里面的环节相当复杂。

锂离子电池是储存能量的装置，能量分为两个部分：一是可逆的进行转换，在充放两端可逆的进行。二是本身的能耗，在发生氧化反应时能够释放热量。

电池在正常工况情况下，电池充放电或者能量转换的速度是可控的，但是能量是以电的形式，假如发生短路，能量释放速度又非常快，就会导致热量大量积聚，当速度达到不可控的时候就会发生爆炸起火，这就是锂离子电池为何会有安全事故的根源。

电池热失控有一个触发机制，经历触发机制有几个阶段，先是负极材料本身分解，负极材料出现热量，反过来正向激励，导致整个能量释放不可控，电池爆炸起火。如何防止电池热失控？首次是原材料的选择，尽量选择安全等级高，或者释放能量少的材料来做电池。另外，从电池设计角度来讲，现在电池安全事故绝大部分原因是电池缺陷造成的。安全是个系统工程，它不只是材料环节，从电池系统材料到整个电池包，直至电池的使用环节。

以比克电池为例，从原材料到电池包、模组，BAK圆柱电池目前在安全上实现了全面突破。比克在电池包里随机选了28个电池一次引爆，看看电池引爆之后对整个热系统，对整个车影响的评估，目前结果比较理想。

什么因素影响动力锂电池安全？

电池包要保证在任何一个电池发生热失控的情况下，电池包仍然完好，仍能正常运行。任何一个单体电池发生热失控，电池包仍然电压正常。在整车里面，任何一个电池发生了安全事故之后，整车不会燃烧，还可以继续运行，并且要警报提示驾驶者开到4S店维修。

有关电池性能与安全之间的相互关系，高能量密度大家非常关心。高能量密度有两个方向，一是选一些新材料，现在比较多的是高镍+硅材料，二是在有限空间里供应更多的材料、更多的能量。由于高镍+硅材料的应用，新能源车从最早3价镍含量，到现在8价镍含量，材料本身热能量下降。

电池的设计，尤其是安全设计挑战很大，安全问题很难解决，这也是为何高镍产量在方形电池方面应用比较少的原因。另外，负极高能量密度的硅材料，特别容易破碎，容易导致整个结构破裂和粉化，循环性也可能变差。

还有一个痛点就是电池快充。目前在快充方面做的比较好的是3C、4C快充能力，车主们都希望新能源汽车充电时间最好和燃油车加油时间接近，而不是长时间的充电等待，但电动汽车主的需求和行业现状差距仍然较大。

快充为何影响电池性能？因为快充就要有很大的电流对电动汽车充电，大电流充电意味着速度很快，就会直接导致电池热量进入，温度上去，这是严重裂化安全性能的影响因素。另外，在快充的时候，锂离子电池可能输入更多能量，其中必然会有金属锂，金属锂是非常活泼的金属，电池性能会裂化，所以快充是造成动力锂电池安全的一个重大隐患。

此外，在长期使用过程中，电池产品安全特性到底会如何演化，这个问题非常重大，但现在做的工作相对较少。

深圳市比克动力锂电池有限公司平台研究院副院长陈辉表示，比克有专门的团队去研究锂离子电池在全生命周期安全与性能的变化，电池到生命后期时，材料结构、个人因素等都会容易导致热失控反应，所以电池安全是非常重要的课题。

最后是成本问题，安全问题尽管复杂，但现在有很多措施能去解决。锂离子电池毕竟是工业品，一定要在成本和安全之间做到平衡。不是安全问题不能解决，安全问题能解决，但成本问题要在客户接受范围内。所以强调成本，在成本和安全之间追求一个平衡。

总结一下，安全问题的解决核心是控制能量转换的速率，以及由此带来的热积累。怎么样去做到安全成本、性能互相制约和互相耦合的平衡，是眼下应该着力解决的问题。