锂电池热的"冷"思考：现今的电动汽车能快充吗？

8月20日，辽阳一辆电动汽车起火，聊城一列电动火车23日起火，成都一辆威玛汽车25日起火，安徽铜陵安凯一辆电动公交车26日起火。。。2018年5月至8月，公开报道的电动汽车事故多达16起，其中9起事故被判定为“充电过程中自燃”。其他事故包括电池故障、电气元件短路、停车时自燃等。随着新能源汽车的快速发展，技术突破和安全挑战随之而来。

新能源汽车车主是指使用非常规汽车燃料作为动力源的汽车。目前，市场上最常见的汽车是纯电动汽车和混合动力汽车。就像普通汽车需要内燃机一样，电动汽车需要动力电池来提供正向能量。目前，最重要的动力电池类型是锂离子电池。“遵循科学规律，不要盲目”和“首先开发安全可靠的技术”。10月17日至18日在北京举行的“中国·宜春2018全球锂电池产业链高峰论坛”上，来自学术界和行业的人士呼吁锂电池的安全性。锂离子电池是由锂电池发展而来的。锂电池在人们的生活中有着悠久的历史，比如纽扣电池。锂电池的阳极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，阴极是锂金属。电池组装好后，电池将有电压，不会再充电。锂电池通常被禁止充电，因为在充电和放电过程中容易形成锂枝晶，导致电池内部短路。1992年，日本索尼公司发明了一种以碳材料为负极、含锂化合物为正极的电池。在充放电过程中，只存在锂离子，不存在金属锂，这就是现在的锂离子电池。此后，日本索尼能源开发公司和加拿大莫里能源公司成功开发了新型锂离子电池（以下简称“锂电池”）。目前，锂电池已被广泛应用于各种手持电子产品和电动汽车中。对于锂电池来说，性能在两个指标上是好是坏：一个是充放电速率，它代表电池的充电速度；

一个是能量密度，它决定了一辆汽车能行驶多少公里。然而，对这两个指标的盲目追求在很大程度上牺牲了安全系数。目前，快速充电技术没有出路。“这些火灾事件中，至少60%发生在充电时或刚充电后，表明充电存在很大问题。”国家863电动汽车重大专用动力电池测试中心主任王子东说。在锂电池的充电过程中，锂离子在两个电极之间来回嵌入和脱嵌，阳极和阴极不发生氧化反应。但王子东建议，目前的充电方式和充电过程都是氧化还原反应，而不是锂电池应该遵循自身规律的充电方式。此前，王子东团队的实验结果表明，使用电流充电方式可能会使电池寿命缩短30%。因此，在这种情况下，王子东认为不应该考虑大电流充电。锂电池的充放电率是指单位额定容量下的充放电电流。例如，当额定容量为100Ah的电池充放电20年时，其充放电速率为0.2C。通常，锂电池的充电电流设置在0.2C到1C之间。电流越大，充电越快，但同时，电池发热现象也越严重。目前，纯电动汽车的充电容量是慢速充电，基本在0.3C到0.5c之间。另一方面，过大的电流充电会导致容量不足，因为电池内部的电化学反应需要时间。就像倒啤酒的人一样，如果倒得太快，它会产生气泡，但它会不满意。北京大学新能源材料与技术实验室主任戚璐表示，如今的多元阴极金属复合氧化物电池可以充电8分钟，理论上只能以10C的速度充电。“这种能量是难以想象的”。事实上，这些技术瓶颈并不是什么新问题。齐路是中国锂电池研究领域的开拓者之一。他是2008年奥运会清洁能源电动汽车动力电池项目的首席科学家。早在北京奥运会上，他们就对各种问题进行了各种实验。届时，三元材料电池可以在5分钟内充电。在实验中，在快速充电过程中，三元锂电池的热量不能快速释放，这大大增加了爆炸的可能性。考虑到安全问题，齐路表示，这项技术不能用于纯电动汽车，只能用于电池混合动力汽车。此外，动力电池的快速充电也面临着一个非常现实的问题——城市的电力基础设施无法满足需求。假设一辆公交车使用150千瓦时的电池，充电需要5分钟，而公交车需要100千瓦的电源容量。如果有数百辆公交车同时充电，将对电网产生巨大影响。“今天的城市电网根本无法做到这一点。”齐璐说。目前，王子东团队正在研究如何在充电过程中根据电池特性调整充电方式。在改变不同的充电方式后，普通的标准充电方式可以给电池充电500次，在新的充电方式下可以充电1000次，有效减缓了电池的衰减。因此，王子东表示，即使有很多瓶颈，锂电池也肯定会有一种特别适合自己的充电方式。齐路认为，现阶段，最合适的充电方式是连接停车位两三个小时、五六个小时，甚至一晚，这完全可以通过充电技术实现。通过首先开发安全可靠的充电方法，将促进电动汽车的稳定、安全和健康发展。能量密度和安全性是矛盾的。2018年2月，财政部、工业和信息化部等四部委联合印发《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，取消续航里程150公里以下纯电动汽车补贴，将续航里程300公里以上的纯电动汽车补贴提高到3.4万元，并提高汽车补贴……

续航里程在400多公里到5万元之间。加州大学戴维斯分校中国交通能源中心主任王运石分析说，这意味着纯电动汽车的续航里程越长越好。新政策可能希望通过要求动力电池系统的能量密度来促进动力电池的发展。锂电池的能量密度（Wh/kg）是指单位重量电池可以储存的能量，主要由电池的材料特性决定。根据普通铅酸电池的能量密度约为40Wh/kg，如果用铅酸电池驱动家用汽车行驶200公里以上，则需要近1吨的电池。因此，在将电池重量控制在一定范围内的前提下，电池的能量密度越大，汽车的续航里程就越长。能量密度越高越好，但电池是一种能量集中度高的小型设备。当更多的能量集中在更小的体积中时，如果使用不当，例如温度上升或突然剧烈碰撞，其后果甚至可以与炸弹相提并论。根据新能源研究院Real Lithium Research发布的最新数据，2018年6月后，120Wh/kg电池组的装机容量达到约95%，而一年前6月这一比例仅为7.3%。也就是说，国内电池系统在能量密度方面的进步远远超过了国外，速度“惊人”。

2017-2018.8中国电动汽车乘用车生产中不同能量密度电池组的装机比例来源：真锂研究尽管高能量密度电池包的装机量有了很大提高，但如何平衡能量密度和安全性的问题仍未解决。“如今，能量密度无疑与电池安全性成反比，我们还没有解决这个问题。”齐璐说。目前，中国生产的锂电池的理论能量密度为300-400Wh。在这个上限没有突破的情况下，可以通过减少隔膜的磨损来扩大材料空间，从而提高能量密度。隔板的作用是将电池的正极和负极分开，防止两个电极接触和短路，并让电解质离子通过。“这是最简单、最危险的方式。”王子东说。王子东介绍，他的研究团队之前了解过三星Note7的火灾事件，发现三星Note7电池中使用的隔膜厚度约为45微米至46微米。在使用均质材料的情况下，一些动力电池制造商甚至考虑使用10微米和8微米厚的隔膜。在他看来，这个想法“非常大胆”。由于电池制造过程中不可避免地会出现颗粒物掉落的现象，实际的隔膜会带来一些微妙的“工伤”。在材料没有突破的前提下，超薄隔膜、易燃电解质和暗流枝晶如果在这个环节冒险，就会埋下爆炸隐患。“在掌握锂电池的点火规律之前，控制能量密度、安全性和寿命之间的平衡是一个不容忽视的问题。”王子东说。事实上，能量密度和安全的“鱼和熊掌”问题不仅困扰着中国锂电池技术的发展，也困扰着业内领先的韩国人和日本人。德意志证券韩国分析师Seunghoon Han表示，目前没有一家公司敢说其技术路线已经完全确定，但每家公司都认为自己的电池是最安全的。鉴于许多其他行业已经通过标准化和标准化解决了许多安全问题，锂电池行业发展面临的这些安全问题可能也需要标准化来解决。然而，这些处于发展瓶颈期的问题并不影响快速充电技术和提高能量密度，这仍然是未来技术的发展方向。“只有在安全指标标准化和标准化之后，技术发展才能更容易确定哪些更安全，哪些不安全。”Han说。另一方面，高能量密度意味着需要高密度材料，而高密度材料将决定储存电能的大小。当厚度……

材料可以达到安全极限，但仍低于人们的预期，许多人将注意力转向寻找新材料。王子东认为，如果在材料和高能量密度方面没有突破，在瓶颈期会长期停滞，可能会停滞10年、50年。然而，对于最近非常流行的石墨烯、纳米材料等，齐鲁并不乐观。他说，这些材料，包括之前使用的硫酸亚铁锂，实际上都是低密度材料，而三元材料和多组分材料的等密度要高得多，未来可以制造更高的密度。“从材料的角度来看，石墨烯具有良好的导电性，但当它从材料衍生到电池，再衍生到电动汽车时，这个概念会是一样的吗？”齐鲁说，“纳米材料在这个领域不会有任何具体的应用。”无论是快速充电还是高能量密度，齐璐认为，我们必须戒骄戒躁，尤其是对于固态锂电池等能够确保能量密度且使用安全的技术。在具有良好导电性的电解质材料出现之前，我们不应该对此类电池的工业化抱有太大期望。“我们仍然需要全力以赴开发我们可行的技术。我认为最重要的是我们的‘明天的技术’。”齐璐说。8月20日，辽阳一辆电动汽车起火，聊城一列电动火车23日起火，成都一辆威玛汽车25日起火，安徽铜陵安凯一辆电动公交车26日起火。。。2018年5月至8月，公开报道的电动汽车事故多达16起，其中9起事故被判定为“充电过程中自燃”。其他事故包括电池故障、电气元件短路、停车时自燃等。随着新能源汽车的快速发展，技术突破和安全挑战随之而来。

新能源汽车车主是指使用非常规汽车燃料作为动力源的汽车。目前，市场上最常见的汽车是纯电动汽车和混合动力汽车。就像普通汽车需要内燃机一样，电动汽车需要动力电池来提供正向能量。目前，最重要的动力电池类型是锂离子电池。“遵循科学规律，不要盲目”和“首先开发安全可靠的技术”。10月17日至18日在北京举行的“中国·宜春2018全球锂电池产业链高峰论坛”上，来自学术界和行业的人士呼吁锂电池的安全性。锂离子电池是由锂电池发展而来的。锂电池在人们的生活中有着悠久的历史，比如纽扣电池。锂电池的阳极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，阴极是锂金属。电池组装好后，电池将有电压，不会再充电。锂电池通常被禁止充电，因为在充电和放电过程中容易形成锂枝晶，导致电池内部短路。1992年，日本索尼公司发明了一种以碳材料为负极、含锂化合物为正极的电池。在充放电过程中，只存在锂离子，不存在金属锂，这就是现在的锂离子电池。此后，日本索尼能源开发公司和加拿大莫里能源公司成功开发了新型锂离子电池（以下简称“锂电池”）。目前，锂电池已被广泛应用于各种手持电子产品和电动汽车中。对于锂电池来说，性能在两个指标上是好是坏：一个是充放电速率，它代表电池的充电速度；

一个是能量密度，它决定了一辆汽车能行驶多少公里。然而，对这两个指标的盲目追求在很大程度上牺牲了安全系数。目前，快速充电技术没有出路。“这些火灾事件中，至少60%发生在充电时或刚充电后，表明充电存在很大问题。”国家863电动汽车重大专用动力电池测试中心主任王子东说。在锂电池的充电过程中，锂离子在两个电极之间来回嵌入和脱嵌，阳极和阴极不发生氧化反应。但王子东建议，目前的充电方式和充电过程都是氧化还原反应，而不是锂电池应该遵循自身规律的充电方式。此前，王子东团队的实验结果表明，使用电流充电方式可能会使电池寿命缩短30%。因此，在这种情况下，王子东认为不应该考虑大电流充电。锂电池的充放电率是指单位额定容量下的充放电电流。例如，当额定容量为100Ah的电池充放电20年时，其充放电速率为0.2C。通常，锂电池的充电电流设置在0.2C到1C之间。电流越大，充电越快，但同时，电池发热现象也越严重。目前，纯电动汽车的充电容量是慢速充电，基本在0.3C到0.5c之间。另一方面，过大的电流充电会导致容量不足，因为电池内部的电化学反应需要时间。就像倒啤酒的人一样，如果倒得太快，它会产生气泡，但它会不满意。北京大学新能源材料与技术实验室主任戚璐表示，如今的多元阴极金属复合氧化物电池可以充电8分钟，理论上只能以10C的速度充电。“这种能量是难以想象的”。事实上，这些技术瓶颈并不是什么新问题。齐路是中国锂电池研究领域的开拓者之一。他是2008年奥运会清洁能源电动汽车动力电池项目的首席科学家。早在北京奥运会上，他们就对各种问题进行了各种实验。届时，三元材料电池可以在5分钟内充电。在实验中，在快速充电过程中，三元锂电池的热量不能快速释放，这大大增加了爆炸的可能性。考虑到安全问题，齐路表示，这项技术不能用于纯电动汽车，只能用于电池混合动力汽车。此外，动力电池的快速充电也面临着一个非常现实的问题——城市的电力基础设施无法满足需求。假设一辆公交车使用150千瓦时的电池，充电需要5分钟，而公交车需要100千瓦的电源容量。如果有数百辆公交车同时充电，将对电网产生巨大影响。“今天的城市电网根本无法做到这一点。”齐璐说。目前，王子东团队正在研究如何在充电过程中根据电池特性调整充电方式。在改变不同的充电方式后，普通的标准充电方式可以给电池充电500次，在新的充电方式下可以充电1000次，有效减缓了电池的衰减。因此，王子东表示，即使有很多瓶颈，锂电池也肯定会有一种特别适合自己的充电方式。齐路认为，现阶段，最合适的充电方式是连接停车位两三个小时、五六个小时，甚至一晚，这完全可以通过充电技术实现。通过首先开发安全可靠的充电方法，将促进电动汽车的稳定、安全和健康发展。能量密度和安全性是矛盾的。2018年2月，财政部、工业和信息化部等四部委联合印发《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，取消续航里程150公里以下纯电动汽车补贴，将续航里程300公里以上的纯电动汽车补贴提高到3.4万元，并提高汽车补贴……

续航里程在400多公里到5万元之间。加州大学戴维斯分校中国交通能源中心主任王运石分析说，这意味着纯电动汽车的续航里程越长越好。新政策可能希望通过要求动力电池系统的能量密度来促进动力电池的发展。锂电池的能量密度（Wh/kg）是指单位重量电池可以储存的能量，主要由电池的材料特性决定。根据普通铅酸电池的能量密度约为40Wh/kg，如果用铅酸电池驱动家用汽车行驶200公里以上，则需要近1吨的电池。因此，在将电池重量控制在一定范围内的前提下，电池的能量密度越大，汽车的续航里程就越长。能量密度越高越好，但电池是一种能量集中度高的小型设备。当更多的能量集中在更小的体积中时，如果使用不当，例如温度上升或突然剧烈碰撞，其后果甚至可以与炸弹相提并论。根据新能源研究院Real Lithium Research发布的最新数据，2018年6月后，120Wh/kg电池组的装机容量达到约95%，而一年前6月这一比例仅为7.3%。也就是说，国内电池系统在能量密度方面的进步远远超过了国外，速度“惊人”。

2017-2018.8中国电动汽车乘用车生产中不同能量密度电池组的装机比例来源：真锂研究尽管高能量密度电池包的装机量有了很大提高，但如何平衡能量密度和安全性的问题仍未解决。“如今，能量密度无疑与电池安全性成反比，我们还没有解决这个问题。”齐璐说。目前，中国生产的锂电池的理论能量密度为300-400Wh。在这个上限没有突破的情况下，可以通过减少隔膜的磨损来扩大材料空间，从而提高能量密度。隔板的作用是将电池的正极和负极分开，防止两个电极接触和短路，并让电解质离子通过。“这是最简单、最危险的方式。”王子东说。王子东介绍，他的研究团队之前了解过三星Note7的火灾事件，发现三星Note7电池中使用的隔膜厚度约为45微米至46微米。在使用均质材料的情况下，一些动力电池制造商甚至考虑使用10微米和8微米厚的隔膜。在他看来，这个想法“非常大胆”。由于电池制造过程中不可避免地会出现颗粒物掉落的现象，实际的隔膜会带来一些微妙的“工伤”。在材料没有突破的前提下，超薄隔膜、易燃电解质和暗流枝晶如果在这个环节冒险，就会埋下爆炸隐患。“在掌握锂电池的点火规律之前，控制能量密度、安全性和寿命之间的平衡是一个不容忽视的问题。”王子东说。事实上，能量密度和安全的“鱼和熊掌”问题不仅困扰着中国锂电池技术的发展，也困扰着业内领先的韩国人和日本人。德意志证券韩国分析师Seunghoon Han表示，目前没有一家公司敢说其技术路线已经完全确定，但每家公司都认为自己的电池是最安全的。鉴于许多其他行业已经通过标准化和标准化解决了许多安全问题，锂电池行业发展面临的这些安全问题可能也需要标准化来解决。然而，这些处于发展瓶颈期的问题并不影响快速充电技术和提高能量密度，这仍然是未来技术的发展方向。“只有在安全指标标准化和标准化之后，技术发展才能更容易确定哪些更安全，哪些不安全。”Han说。另一方面，高能量密度意味着需要高密度材料，而高密度材料将决定储存电能的大小。当厚度……

材料可以达到安全极限，但仍低于人们的预期，许多人将注意力转向寻找新材料。王子东认为，如果在材料和高能量密度方面没有突破，在瓶颈期会长期停滞，可能会停滞10年、50年。然而，对于最近非常流行的石墨烯、纳米材料等，齐鲁并不乐观。他说，这些材料，包括之前使用的硫酸亚铁锂，实际上都是低密度材料，而三元材料和多组分材料的等密度要高得多，未来可以制造更高的密度。“从材料的角度来看，石墨烯具有良好的导电性，但当它从材料衍生到电池，再衍生到电动汽车时，这个概念会是一样的吗？”齐鲁说，“纳米材料在这个领域不会有任何具体的应用。”无论是快速充电还是高能量密度，齐璐认为，我们必须戒骄戒躁，尤其是对于固态锂电池等能够确保能量密度且使用安全的技术。在具有良好导电性的电解质材料出现之前，我们不应该对此类电池的工业化抱有太大期望。“我们仍然需要全力以赴开发我们可行的技术。我认为最重要的是我们的‘明天的技术’。”齐璐说。

标签：北京发现威马汽车

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