动力电池质量安全问题探讨

近日，原国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬先生做客北京‘前途·驿’体验馆，分享了一场关于“动力电池安全性问题”的公开课。

今年，高速成长了30年的中国汽车业首次出现负增长。与之鲜明对比的则是，新能源汽车的销量持续大幅增长。

相比燃油车，公众似乎对新能源车特别是纯电动汽车的起火更为紧张，年内有报道可查的新能源汽车起火原因虽不尽相同，但细究起来电池长时间在液体中浸泡、电池材料不过关、动力电池系统拼装布局缺陷、使用中过充过放、电池组件安全性等都是电池起火的风险因素，最终的结果就是电池发生热失控导致自燃。

10月31日，国家市场监管总局透露，据掌握的舆情信息显示，2018年已发生新能源汽车起火事件40余起。截至目前，市场监管总局已组织缺陷产品管理中心启动新能源汽车缺陷调查10起，会同相关部门开展火灾事故现场调查5次，督促相关生产企业实施召回5次。其中，召回涉及5个企业24个车型的3.56万缺陷车辆，缺陷原因多为电控和机械故障。

实际上，未对外披露的数据涉及面可能更多。

当前在中国生产动力电池企业很多，电池企业间电池生产质量管控水平参差不齐。王子冬认为，今年新能源汽车着火事故当中很多是因为能量密度提高过快导致的。

王子冬表示，动力电池安全性是一个敏感的话题，又是一个不能回避的话题。我国动力电池行业经过十年的积累，已经有了非常大的提升，但仍存在一些问题，尤其是电池技术这些年没有明显的进步。电池能量密度越高，安全性越差，很多人希望电池能量密度增加，同时安全性也保持同样的水准，这本身就是矛盾的，我们只能在矛盾体中尽量追求一种平衡。

“现在说要提高电芯能量密度，但科学上有很多工作和难题要解决，在没有彻底解决的情况下，我们急着提高能量密度，就显得有点操之过急了。目前三元锂电池理论的能量密度的极限在350Wh/kg-400Wh/kg左右，这里还有很多工程问题需要解决。如果没有在新材料上的突破，电池比能量可能在300Wh/kg-400Wh/kg之间徘徊。只有在实现工程技术突破的前提下，才能实现将单体电芯能量密度提高到500Wh/kg，才有可能将电池组能量密度提升至260Wh/kg以上。”

王子冬表示，一些整车企业盲目提高动力电池能量密度去迎合补贴政策，而在动力电池安全性验证上重视不足，这成为了诱发起火事件的潜在因素。

电池的安全性体现在7个方面，电芯制造过程中、电池组集成过程、储存过程中、运输过程中、使用过程中，主要跟充电有关、回收过程中及材料提炼过程中。

为了追求更高的能量密度，电池内部需要更多的活性物，有空间压缩的只剩隔膜的厚度了。“现在很多企业在追求更高的单体和系统能量密度，为了保障更多的能量供给，正负极的电解液都不能少，只能去压榨膈膜厚度。以前的锂电池隔膜厚度有40微米，现在仅有12微米左右，这层薄膜一旦破损，后果很严重。”王子冬如是说。

了解电池原理的都知道，电池充电的时候，在电池负极表面会大量产生锂晶，大电流充电会加速这种锂枝晶的生长速度，枝晶持续增长最终会把隔膜刺破导致电池内部短路，从而引发电池内部的热失控，引发电池自燃。

王子冬表示，各种材料的开发和运用都需要在1-2年，甚至更长。目前国家一年调整一次系统比能量密度的做法与动力电池系统开发周期不协调，带来的结果就是无法充分验证，导致了着火事故的频发。

客观地说，这些年动力电池产品质量虽然提升了，国内的电池性能也与国外缩小了差距，当前，影响中国发展新能源汽车产业的难点主要是成组技术及必须的电池安全管理系统。

对于新能源产业的健康发展建议王子冬总结了4点，第一，新能源产业存在很大的泡沫，产能过剩。第二个动力电池系统的设计和匹配需要系统好好配合。第三，解决好动力电池与电动车一体化的问题，加强产品的全面测试。第四，要加快动力电池回收能力。

汽车电动化发展趋势下，动力电池安全将成为全行业的关注点，如何在电池成本不断降低、能量密度等指标不断提高的下保证电池的质量安全，将成为未来很长时间内车企和动力电池企业面临的挑战。