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歐陽明高

　　客車用磷酸鐵鋰 乘用車用三元

　　從安全的角度來看，磷酸鐵鋰電池會好一點。對于大客車尤其是12米大客車來說，一旦出現安全事故，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。而對于6米小型客車及乘用車來說，由于這些車型對重量、續航里程要求更高一些，安全敏感度較大客車低一點，在安裝保護系統后可提前預警危險，應用三元電池是趨勢。

　　目前我們國家新能源汽車的動力電池技術路線還是比較合理的。從不同車型搭載電池種類看，客車領域搭載電池以磷酸鐵鋰為主，占比達88%，三元鋰電池僅占12%;乘用車領域，搭載三元電池占比達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%(純電動客車占比約54%)，占比偏大，而且客車的電池質量很不一致，全國各地都有客車廠，品牌比較雜，而且地方保護比較嚴重，質量參差不齊。

　　同樣，中國動力電池產業比較分散，整體水平與日韓有差距，這就需要我們特別重視技術的提升。相關材料、電化學體系、電池系統的完善，以及電動汽車安全性能，都要靠技術來保證。沒有技術，光靠投資，這個產業難以長足發展。

　　現在電池市場火爆，企業實現盈利不難，這就更需要把技術創新放在首位，要盡可能把技術能力提上去。目前中國雖然也有像比亞迪、CATL等技術實力非常不錯的動力電池企業，但畢竟像這么好企業的數量太少。

　　眾所周知，在傳統汽車的發動機技術方面，中國與國外有差距。相對而言，現在新能源汽車的動力電池技術，中外差距變小，但我們也應當留意到，韓國動力電池企業在向中國客車企業推薦使用三元電池。在這方面國內客車企業要慎重，可以嘗試，但不宜馬上大規模采用。對于客車尤其對于12米大客車，安全還是絕對重于一切的。畢竟韓國純電動汽車市場很小，推廣使用的純電動汽車量也很少，尤其是客車領域不像中國市場那么大的容量，也因此，韓國企業生產的動力電池主要用在中國市場。當然，也不要排斥合資企業的電池，通過他們的加入會帶來競爭壓力，可以促進國內電池企業提升。

　　現在新能源汽車補貼多、電池供不應求，什么電池都能賣出去，這是一種危險的現象，而且客車總體水平不如乘用車，整體把關不嚴，容易出現問題。隨著補貼熱度下調，會掀起一股競爭熱潮，技術實力不佳、達不到質量水平門檻的企業將會被淘汰，中國動力電池行業總體水平會有所提升，趕超國際水平也是可以做到的。

　　而且從全球范圍來看，目前國內研究電池的人數是最多的。例如從年輕人才的角度看，在國際雜志發文章的中國作者最多，比美國要多百分之三四十。當然其中有些水平不是很高，頂尖科學家也比歐美少。但總體來看，我們的后勁還是很足的，新成立的企業創新能力都很強，值得期待。

　　從客車起火事件談動力電池安全

　　目前，新能源客車起火事件時有發生，整車企業應在動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，電池管理系統技術水平必須大幅提高，現在很多大客車出現安全事故源于此;再者，要有全方位的安全保障系統，從安全設計、熱管理到充電等。

　　動力電池安全性的問題概括起來叫動力電池熱失控，也就是到達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℃，然后就會燃燒爆炸。

　　為什么會有這個問題，首先是因為過熱會，溫度上來，最終都是溫度上來導致的，它會觸發電池里的副反應，隨著溫度的升高，電池里會產生一系列的副反應，這些副反應都會放熱，導致熱的失控。另外一種原因，電觸發的，比方外部短路、內部短路、過充，這些都會導致產熱，然后形成熱，然后產生熱失控。第三個個原因就是碰撞，比方說車輛的碰撞、擠壓。擠壓之后就像一個針刺了電池一樣，然后短路，短路這是一個電的觸發，然后再產熱，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。比如說插電式的普瑞斯，就是個三元電池的熱失控過程：隨著不同時間、不同的溫度，底下是它不同的熱失控的反應，可以看出溫度逐步上升，可以在此基礎上對這個溫度進行一個預測和判斷。這是過熱的原因和解決辦法，包括電池的選型和熱設計的不合理，或者外短路導致電池的溫度升高，或者是電纜的接頭松動等。

　　解決辦法兩個方面，一個是電池的設計，一個是電池的管理。比如說從材料設計的角度，可以開發來某種防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應。另外從電池管理的角度，可以根據不同溫度范圍的預測，來定義不同的安全等級。

　　第二，是過充電觸發的熱失控。比如說前一階段出現的電動巴士的燃燒就是這個原因，這個原因最后發現是電池管理系統本身對過充電的電池管理系統的電路沒有功能安全，導致電池的BMS已經失控，然后還在充電導致的。

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

　　第三，是內短路觸發的熱失控。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，有了內短路，盡管不能100%確認這個熱失控是內短路觸發的，但是它是最可能的原因，因為找不到其他原因，而且內短路沒辦法復現。

　　要解決這個問題，第一個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，第二個是內短路的安全預測，根據單體參數變化，來判斷它的一致性是否發生顯著性變化。

　　第四種觸發是機械觸發，比方說碰撞，根據實驗室針刺試驗，可以看出不同的材料在針刺的時候反應不一樣的，磷酸鐵鋰相對安全。

　　總之我們在熱失控擴展和抑制方面，我們是從安全保護設計和電池管理兩個方面來著手。

　　結語

　　“十三五”期間，我們國家的電動汽車規劃將繼續堅持“純電驅動”的技術轉型戰略，開發電動汽車動力系統技術平臺，超前研發下一代技術，完善電動汽車產業鏈，支撐電動汽車產業化發展，在這方面，中國動力電池產業大有可為。

　　簡介：

　　歐陽明高，1958年出生，工學博士。全國政協常委，教育部長江學者特聘教授，清華大學學術委員會副主任，汽車安全與節能國家重點實驗室主任，中國電動汽車百人會執行副理事長，國家“863”計劃節能與新能源汽車重大項目總體專家組組長。

　　注：本文由歐陽明高授權客車網整理，經本人修改完成。