中國電池的一致性和均勻性還比較差，這就可能影響使用壽命，還可能引發(fā)安全問題。裝配工藝，環(huán)境控制，包括濕度、溫度等各個(gè)細(xì)節(jié)的把握，國內(nèi)的電池企業(yè)做得還很不足。中國不提升新材料研發(fā)的力度和深度，是跟不上節(jié)奏的。

6月18日，在香港剛剛引進(jìn)比亞迪電動(dòng)出租車一個(gè)月，就發(fā)生了充電時(shí)爆炸事件。雖然比亞迪官方聲明此次輕微爆炸是源于充電盒故障，但還是不禁令人想起了前兩年發(fā)生的兩起電動(dòng)汽車因不同原因起火的事故，再次引起了公眾對電動(dòng)汽車安全問題的討論。

2012年5月26日，深圳濱海大道上一輛電動(dòng)出租車被一輛高速行駛的跑車追尾后，電池短路起火。

2011年4月11日，杭州，上路未滿3個(gè)月的電動(dòng)出租車在路邊自燃起火。

材料、安全需平衡

鋰離子電池是目前在電動(dòng)汽車上主要使用的動(dòng)力電池。各國電動(dòng)汽車企業(yè)采用的鋰電池類型根據(jù)材料都有區(qū)別，就主流動(dòng)力電池產(chǎn)品來講，中國企業(yè)主要是磷酸鐵鋰電池，日韓主要是摻三元材料的錳酸鋰電池，而奔馳等一些企業(yè)則采用鈷鎳酸鋰電池。

“這些鋰電池的分類，主要是指鋰離子電池的正極材料的不同?！?中國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者：“這些正極材料，大家都在用，但對于哪一種更適合電動(dòng)汽車的發(fā)展有一些不同的意見。不過，目前在中國的示范運(yùn)行車輛中，大部分使用的是磷酸鐵鋰為正極材料的電池，也有一些企業(yè)正在開始做錳酸鋰混合三元材料的體系。”

所謂錳酸鋰混合三元材料，是指在錳酸鋰正極材料中加上三元材料，即鎳鈷錳酸鋰或鋁摻雜的鈷鎳酸鋰。目前開始采用錳酸鋰混合三元體系的主要是日韓企業(yè)，比較典型的是日產(chǎn)LEAF（聆風(fēng)）和美國通用的Volt（沃藍(lán)達(dá)），分別采用的就是日韓企業(yè)生產(chǎn)的錳酸鋰摻三元正極材料的鋰電池。

2012年，Volt也發(fā)生了在碰撞測試一段時(shí)間后電池起火現(xiàn)象。難道說，無論什么樣材料的電池都會(huì)有易燃易爆的安全隱患嗎？

黃學(xué)杰認(rèn)為，并不能因這幾次事件就判斷電動(dòng)汽車電池不安全?！胺彩呛心芰康钠骷?，在高速撞擊的情況下都可能出現(xiàn)短路或者燃燒。即使現(xiàn)在在我們生活中已經(jīng)十分普及的燃油汽車，它的油箱在同樣的情況下也會(huì)發(fā)生爆炸?！?

在國內(nèi)發(fā)生的這兩起電動(dòng)汽車起火事件，黃學(xué)杰也看了有關(guān)的分析結(jié)論。他說：“這兩起事故中，都伴隨有電池的電解液泄漏和短路的問題。電解液主要成分是易燃的有機(jī)溶劑。目前蓄電池的材料技術(shù)，還處在一個(gè)發(fā)展的過程中?！?

比如，美國的Volt在碰撞測試兩周后起火，過后他們又做過重復(fù)試驗(yàn)，而試驗(yàn)中5臺車中的3臺重復(fù)了起火的現(xiàn)象，Volt被召回。之后Volt改進(jìn)了電池組的結(jié)構(gòu)，提升了強(qiáng)度。“他們并沒有透露改進(jìn)的詳細(xì)內(nèi)容，但是不久之后一個(gè)偶然事件卻幫他們證實(shí)了改進(jìn)的成功?！彼f，“一輛Volt被一輛闖紅燈的高速行駛的汽車撞擊。撞擊后車體損傷嚴(yán)重，而電池完好無損?！?

鋰電池并不單單受到電動(dòng)汽車的青睞，美國波音的“夢幻客機(jī)”也充分利用了鋰電池來節(jié)省燃油、降低成本。但鋰電池也帶來不少麻煩。2013年1月7日至16日，10天內(nèi)波音787發(fā)生了7起事故，而其中就有兩起是鋰電池起火。黃學(xué)杰告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者：“實(shí)際上波音上使用的鋰電池的材料是有問題的。它用的是手機(jī)電池常用的鈷酸鋰正極材料，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有問題，起火后組內(nèi)所有的電池都被燒完了。而深圳碰撞后起火的電動(dòng)出租車使用的是磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰材料的穩(wěn)定性比較高，燃燒后，只有約四分之一的電池被損壞?！?

因此，對于動(dòng)力鋰電池來說，材料選擇還是很重要的。比如使用純?nèi)掓囧i酸鋰材料的電池，一旦發(fā)生爆炸威力會(huì)非常大?！皳交烊牧系腻i酸鋰電池是目前應(yīng)用的電池品種之一。美國的Volt和日本的LEAF使用的錳酸鋰電池中就摻了大約30%的三元材料。”黃學(xué)杰說，“因?yàn)槿牧夏軌蛱嵘姵氐娜萘?。但為什么?0%而不是更高的比例，電池的其他材料和電池設(shè)計(jì)制造及管理技術(shù)決定了摻混更高比例的三元材料會(huì)帶來安全方面的高風(fēng)險(xiǎn)?！?

比如，目前電池外的隔膜，只能耐受120℃的高溫，而未來的研究方向是耐200℃甚至更高的溫度，保證電池在高溫下不短路。此外還有更穩(wěn)定的電解液需要發(fā)展?！霸谶@些方面，我們都在向前發(fā)展。”黃學(xué)杰說，“電池比能量提升與安全需要一個(gè)平衡。一個(gè)電池好不好，不能只看一個(gè)指標(biāo)，而是多個(gè)指標(biāo)的綜合。比如德國，他們對電池的要求就有8個(gè)指標(biāo)，能量密度、功率密度、環(huán)境適應(yīng)性、壽命、安全、成本、可靠性等都要達(dá)標(biāo)才可以，不能‘偏科’。”

電磁輻射、充電安全添隱憂

對于電動(dòng)汽車來說，還有一種安全隱患也在媒體中討論過，那就是電磁輻射。當(dāng)發(fā)動(dòng)汽車后，大量電流通過電機(jī)后會(huì)產(chǎn)生對人體有害的輻射。電動(dòng)汽車發(fā)射功率是手機(jī)的上萬倍，電池波也會(huì)對人體產(chǎn)生影響。曾有電動(dòng)出租車司機(jī)對媒體表示，開車一年后，不僅掉頭發(fā)，褲子也發(fā)現(xiàn)有靜電。

記者在網(wǎng)上搜索“電動(dòng)汽車輻射”這樣的關(guān)鍵詞，發(fā)現(xiàn)，有很多網(wǎng)友在各種論壇提問，電動(dòng)汽車的電池是否有對人體有害的輻射，一些孕婦對此尤其關(guān)注。

黃學(xué)杰告訴記者，“電器都會(huì)有輻射，但都有一個(gè)人體可接受的標(biāo)準(zhǔn)。目前國際上都有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)”，而我國在2001年也頒布了《電動(dòng)車輛的電磁場輻射強(qiáng)度的限值和測量方法》的國家標(biāo)準(zhǔn)。

為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在電動(dòng)汽車制造過程中，也有相應(yīng)的技術(shù)降低電磁輻射。

對此，中國工程院院士、世界電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)創(chuàng)始主席兼亞太電動(dòng)車協(xié)會(huì)主席陳清泉解釋，對于電動(dòng)汽車的電流以及輻射是有防護(hù)和隔離措施的。一般而言，符合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的車輛，應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)問題。但是，他也坦言，對于一個(gè)新生事物而言，這樣的標(biāo)準(zhǔn)是否足夠是需要持續(xù)關(guān)注的，它恐怕同樣需要提高。

剛剛發(fā)生的香港比亞迪電動(dòng)出租車的充電爆炸事故，主要是充電機(jī)的故障。黃學(xué)杰表示，這說明充電機(jī)還需要改進(jìn)。

比亞迪對此解釋是電網(wǎng)至充電盒連接點(diǎn)松動(dòng)導(dǎo)致等效阻抗過大而引起過熱。陳清泉認(rèn)為，這主要涉及日常維護(hù)的問題，關(guān)鍵在于人員培訓(xùn)。他告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，歐盟有專門的資金支持對司機(jī)、維護(hù)人員的技能培訓(xùn)，值得國內(nèi)學(xué)習(xí)。

“電動(dòng)車發(fā)生故障并不稀奇，重要的是如何吸取教訓(xùn)，提高標(biāo)準(zhǔn)水平。”陳清泉指出，比如，日本電動(dòng)車發(fā)生碰撞以后，為了避免嚴(yán)重燃燒，他們在電池包中裝有一個(gè)傳感器，一旦發(fā)生碰撞，可以馬上切斷單體電池之間的連接點(diǎn)，縮小危險(xiǎn)范圍。

電池原材料研發(fā)薄弱

在陳清泉看來，中國電動(dòng)車電池技術(shù)在近十年來進(jìn)步迅速，不但做得又快又大，而且相對比較便宜，但是，中國電池的薄弱點(diǎn)在于，一是原材料，另一個(gè)則是裝配工藝，尤其是在電池包的組裝上面。

在業(yè)內(nèi)，電池比拼的就是高新材料技術(shù)，主要體現(xiàn)在正極、負(fù)極以及負(fù)責(zé)使離子在兩極間移動(dòng)的電解質(zhì)這三方面。

鋰電池的工作原理是在充電時(shí)從正極溶出的鋰離子經(jīng)由電解質(zhì)移動(dòng)到負(fù)極一側(cè)，將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，并儲(chǔ)存起來。放電時(shí)，反過來使鋰離子從負(fù)極移動(dòng)到正極，由此釋放電能。

目前，就電池技術(shù)最為先進(jìn)的日本來說，鋰電池的能量密度最高可在100～120Wh/kg，平均每千瓦時(shí)的成本約為10萬日元。陳清泉告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，中國最優(yōu)的鋰電池目前也能達(dá)到這樣的水平，主要使用的材料是磷酸鐵。而國家希望鋰電池的能量密度能夠達(dá)到150~200Wh/kg，日本的企業(yè)目標(biāo)則是以2020年前后為限，使能量密度增加到250Wh/kg，將平均每千瓦時(shí)的成本降低到約3萬日元。也就是說，用大約10年時(shí)間將能量密度提高到2倍以上，成本則降至三分之一以下。

“如果依照這樣的行業(yè)目標(biāo)，中國不提升新材料研發(fā)的力度和深度，是跟不上節(jié)奏的?！标惽迦赋?。

陳清泉還提到，在一個(gè)電動(dòng)車?yán)锩鏋榱颂岣吖β视泻芏嚯姵匦枰M(jìn)行串并聯(lián)，變成一個(gè)電池包，電池單體做得很好，不代表組裝成電池包以后就好。“中國電池的一致性和均勻性還比較差，這就可能影響使用壽命，還可能引發(fā)安全問題?！币虼耍J(rèn)為，裝配工藝，環(huán)境控制，包括濕度、溫度等各個(gè)細(xì)節(jié)的把握，國內(nèi)的電池企業(yè)做得還很不足。

據(jù)陳清泉介紹，目前，日本電池的整體技術(shù)是最好的，但是成本也最高，中國的電池價(jià)格便宜，產(chǎn)能也大，而韓國的電池，性能優(yōu)于中國，成本又比日本低，是其中產(chǎn)值最高的。

“跟其他國家相比，政府對于電池的研發(fā)投入是不足的?！标惽迦硎?，政府支持的大多是電池的制造環(huán)節(jié)，這是相對容易的?！懊绹鴦t花大量精力支持材料以及組裝工藝的研發(fā)?！?

因此，陳清泉提出，首先是要加強(qiáng)對電池原材料的研發(fā)。黃學(xué)杰也認(rèn)為，日、韓的電動(dòng)汽車電池技術(shù)無論是產(chǎn)業(yè)成熟度指標(biāo)還是電池組可靠指標(biāo)都仍然走在我國的前面?！拔覈F(xiàn)在處在一個(gè)從無到有的階段，剛剛解決了‘有’的問題?！秉S學(xué)杰說，“接下來要解決從有到好的問題，這還有很長的路要走。”