幾日前，網(wǎng)友在微博上傳了一段某國產(chǎn)新能源汽車在廣州馬路邊電池自燃爆炸的視頻，引起了全民關(guān)注。事發(fā)六天前，威馬新能源汽車在其成都研究院內(nèi)剛發(fā)生過自燃事件。就連新能源汽車的對標(biāo)對象特斯拉都未能防止這樣的狀況，北汽、野馬、榮威、比亞迪等也都先后被爆出過自燃問題。我國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高就直接指出，目前純電動(dòng)汽車最大的風(fēng)險(xiǎn)就是電池的安全性。

為何電池成為了新能源的桎梏?

眾所周知，新能源汽車的的優(yōu)勢就在于相較于以汽油為燃料的車更加低碳環(huán)保。它采用的是非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源，如鋰離子電池、氫燃料等。鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛，除了新能源汽車之外，手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、移動(dòng)電源、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具等等。

目前，無論是全球知名的特斯拉亦或者國內(nèi)知名的小鵬汽車、蔚來汽車以及比亞迪等主流的新能源汽車使用的都是鋰離子電池。這些新能源汽車廠商使用的鋰離子電池按照正極材料分類又可以分為：磷酸鐵鋰離子電池、三元鋰離子電池(包括NCA和NCM)、錳酸鋰池、鈷酸鋰池、鎳氫電池、鈦酸鋰池等。其中，特斯拉、北汽E200/150、廣汽傳祺GA5EV、北京奔馳、華晨寶馬5系、蔚來汽車等使用的都是三元鋰離子電池。而曾經(jīng)使用磷酸鐵鋰離子電池的比亞迪也在后來轉(zhuǎn)向了三元鋰離子電池陣營。

但是無論是三元鋰離子電池亦或者磷酸鐵鋰離子電池，都躲不開易燃易爆的隱患。

鋰是世界上最活潑的金屬，由于其化學(xué)特性太活潑，當(dāng)鋰金屬暴露在空氣中時(shí)會(huì)與氧氣出現(xiàn)激烈的氧化反應(yīng)，因此容易出現(xiàn)爆炸、燃燒等現(xiàn)象。此外，鋰離子電池充放電過程中內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)，爆炸和自燃重要都是因?yàn)殇囯x子電池發(fā)熱后所累積起來、來不及擴(kuò)散和釋放所導(dǎo)致的。簡單來說就是鋰離子電池在充放電過程中會(huì)出現(xiàn)大量的熱量，這會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度升高以及單體電池之間的溫度不均勻，從而造成電池的新能不穩(wěn)定。

今年八月，蘋果公司位于荷蘭阿姆斯特丹的零售商店就因iPad電池爆炸并向空氣中釋放潛在的有害物質(zhì)，零售店不得不緊急疏散店內(nèi)的消費(fèi)者暫時(shí)關(guān)門。而此前，三星、小米、華為等也都曾被爆出過手機(jī)自燃事件。多次事故顯示，當(dāng)人們充電不當(dāng)、或者環(huán)境溫度過高等情況下，極容易引發(fā)鋰離子電池自燃、爆炸，這也成為使用廠家的一塊心病。

為何一定要鋰離子電池

電池選擇上的局限，很大程度取決于電池自身的發(fā)展與商用條件。世界上第一個(gè)電池"伏特電堆"是用鋅板和錫板制成的，之后相繼出現(xiàn)了鋅、銅電池，濕電池、干電池，因不會(huì)遺漏、便于攜帶，干電池在之后很長一段時(shí)間內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，爾后被愛迪生發(fā)明的可充電鎳鐵電池所取代。最終采用鈷酸鋰作為正極材料，金屬鋰作為負(fù)極材料而制成的鋰離子電池成為了市場最后的選擇。

相較于其他電池，鋰離子電池有著明顯的優(yōu)勢。它的使用壽命很長，在六年以上，并且電池體積小、能量密度高，可達(dá)到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的6到7倍。目前，特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的21700電池系統(tǒng)能量密度就達(dá)300Wh/kg。與此同時(shí)，鋁電池具備高功率承受力，新能源汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可達(dá)到15-30C充放電的能力，這便于汽車高強(qiáng)度的啟動(dòng)和加速。鋰離子電池具有高低溫適應(yīng)性很強(qiáng)、綠色環(huán)保、生產(chǎn)過程中基本不消耗水等特性。

而電池的商用方面，因?yàn)槭艿襟w積重量、能量的儲(chǔ)存及釋放能力、保存時(shí)間、使用壽命、成本、使用便捷度、量產(chǎn)等多項(xiàng)條件限制，能夠進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的電池不過寥寥。綜合這兩方面原因，鋰離子電池成為了最佳解決方法。

雖然鋰離子電池本身的屬性決定了其"易燃易爆炸"的宿命，但并不是完全無法降低風(fēng)險(xiǎn)和安全性的。無論手機(jī)公司亦或是新能源汽車公司，通過合理的電池管理系統(tǒng)以及熱管理系統(tǒng)，電池就能夠保證安全，也不會(huì)發(fā)生爆炸或者自燃現(xiàn)象。

如何解決?

電池在工作中會(huì)釋放熱量，來不及釋放就會(huì)自燃、爆炸。因此，可以通過電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)進(jìn)行管理。新能源汽車配備的熱管理系統(tǒng)是電池管理系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)讓電池在溫度過高的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行冷卻，而溫度較低的時(shí)候則進(jìn)行預(yù)熱，由此更好地發(fā)揮電池的性能，特斯拉獨(dú)有的電池管理系統(tǒng)就是典型的代表。

特斯拉為其生產(chǎn)的汽車配了數(shù)千塊鈷酸鋰離子電池以供應(yīng)動(dòng)能，它應(yīng)用的18650電池壽命能夠循環(huán)充電1000多次，但由于電池單位密度容量大，因此自燃、起火的風(fēng)險(xiǎn)也就更高。而特斯拉就是通過其電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電池各種物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、評估電池使用狀態(tài)、并進(jìn)行在線診斷和預(yù)警，同時(shí)也能夠進(jìn)行放電與預(yù)充控制、電池的均衡管理和熱管理等。以其電池?zé)峁芾頌槔ㄟ^液體冷卻，即50%的水+50%的乙二醇，來控制電池的溫度升高。

事實(shí)上制造商們也早已經(jīng)意識(shí)到鋰離子電池的局限性，燃料動(dòng)力電池、石墨烯電池、鋰空氣電池等都是研發(fā)的方向。而燃料動(dòng)力電池中氫燃料動(dòng)力電池最受關(guān)注，氫能源汽車作為新能源汽車的一個(gè)分支，也一直在做商用探索。

2008年，我國自主研制的基于大眾帕薩特車型，通過改制和集成的燃料動(dòng)力電池車在同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心舉辦赴京發(fā)車儀式，并且在北京奧運(yùn)會(huì)期間投入運(yùn)營。如今，十年已過，在今年上海召開的CESAsia中，現(xiàn)代汽車就展出了新一代氫燃料動(dòng)力電池車NEXO。該款車型的燃料動(dòng)力電池系統(tǒng)效率達(dá)到60%，已經(jīng)是世界前沿的水平。

與鋰離子電池相比，燃料動(dòng)力電池的安全性更好，由于氫氣爆炸要求濃度極高，因此在爆炸前往往已經(jīng)開始燃燒，反而很難爆炸。并且，氫氣的密度低于空氣的密度，即便起火也是在氣源的上方，而不會(huì)像鋰離子電池或者汽油，燃料在車艙底部，整個(gè)車會(huì)迅速報(bào)廢。此外，燃料動(dòng)力電池還擁有發(fā)電效率高、環(huán)境污染小、噪音低、可靠性高、易于建設(shè)電池電站等優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然，燃料動(dòng)力電池的成本高、運(yùn)輸、儲(chǔ)存也是其相比于鋰離子電池的不足。

最后

同樣使用鋰離子電池的手機(jī)，也在自燃、爆炸問題上遇到過一次次的難關(guān)，更遑論新能源汽車，它要兼顧的難點(diǎn)更多。新能源汽車是時(shí)代驅(qū)動(dòng)的必然，它的大范圍應(yīng)用毋庸置疑，盡管資金、量產(chǎn)等都是新能源汽車迫在眉睫的問題，但任何時(shí)候，產(chǎn)品的安全都是首位。