中国国内应学习研究特斯拉电池的安全设计

中国汽车技术研究中心主办，北京卡达克汽车技术开发公司承办的“2015电动汽车科技创新国际论坛”于9月23-24日在京召开。为期两天的论坛上，来自中国及德国政府、中外企业、学术科研机构的30多位专家，讨最佳产品技术路径和资源组织模式，以期共同实现“电动汽车无忧驾驶”。全国政协常委、清华大学教授、“中国电动汽车百人会”执行副理事长欧阳明高表示，电动汽车的动力电池安全管理需深入研究。

中国从“十五”科技部电动汽车重点专项开始，推动中国电动汽车动力电池的研发，当时主要是镍氢电池和锰酸锂电池。“十一五”时，主要是磷酸铁锂电池。到“十二五”，中国的重点研发转向三元锂离子电池，2015年中国三元锂离子电池的比能量预计会达到180瓦时每公斤。到2020年预计超过200瓦时每公斤，比现在提高一倍。

欧阳明高认为，与国际相比，中国在电动汽车动力电池方面存在很多问题。中国先进材料和机理研究较差，电池结构设计技术先进性较低，自动化程度也较低，精工艺的开发能力较弱，“以前电动汽车领域都觉得电池系统没什么技术，将单体组合即可，现在才明白电池系统是很复杂的技术”。

鉴于上述问题，中国高端材料供给尚不足，一致性、良品率、安全性、可靠性、产品性能不能完全满足市场要求，企业创新能力总体不强，优势产能不足。同时，中国电动汽车动力电池面临韩国等国外电池企业的挑战。

据欧阳明高推测，预计到2025年，锂离子电池将会竭尽性能极限，达到约350瓦时到400瓦时每公斤。美国能源部对锂离子电池发展现状和趋势判断，电池极限可达到300到350瓦时每公斤，到2020年至少可以达到约200瓦时每公斤。中国基本认同该判断。目前技术攻关重点是，如何解决硅负极的相关问题，提高电池寿命。

根据国外趋势，中国2020年的基本的发展目标是，高比能量电池达到300瓦时每公斤，寿命1500次，成本8毛钱。欧阳明高强调，在迈向高比能量锂离子电池的过程中，机遇挑战并存，安全问题将变得更加突出。能量比越高，挑战越大。“中国必须进一步重视安全性，在安全性、耐久性、动力性三个问题中，最核心的是安全性问题”。

动力电池安全性的问题概括称为动力电池热失控，电池受热到一定温度后不可控，温度直线上升，超过500度、1000度，然后发生燃烧爆炸。

究其原因，过热会引起该问题。温度会触发电池里的副反应，这些副反应会放热，导致热失控，。此外，电触发也会引起该问题。外部短路、内部短路、过充都会导致产热，然后产生热失控。还有一个原因是碰撞，车辆碰撞挤压之后，电池就像被针刺了一样，发生短路，然后再产热，热再引起热失控。

欧阳明高建议，中国国内应学习研究特斯拉电池的安全设计。“应该来讲，特斯拉用的是不安全的电池，从单体电池角度是不安全的。但是，一个单体不安全的电池做到系统安全，是因为特斯拉的电池用了7000多只18650的三元电池，镍钴锂，单体不安全的电池组合起来就安全了。这是特斯拉安全设计的专利。这些专利大家可以仔细分析一下，因为现在特斯拉专利都是公开的。”