[汽車之家 行業] 12月12日，北京城里飄起了雪花，中關村力學所里一片靜謐。2個月前，一輛電動車在這里爆炸起火，現在已經看不到痕跡。
夏季起火，冬季趴窩，2020年，新能源市場高奏凱歌，但電池問題依然無解。2020年新能源大會期間，應急管理部消防救援局副局長曹奇表示，僅前三季度就有新能源車火災700起，涉及幾乎所有新能源車品牌。
10月動力電池應用國際峰會上，寧德時代董事長曾毓群喊出“永不起火”的口號，孚能、欣旺達也隨后跟進。電池安全問題，即將徹底解決？
■ 什么是“永不起火”
“永不起火”是一個令人心動的暢想，但一場場大火，提醒我們必須關注依然嚴峻的現實。
準確點說，“永不起火”是指“電芯熱失控后可控”。2020年5月，工信部發布《電動汽車安全要求》、《電動客車安全要求》、《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制國家標準。其中，“電池安全要求”明確指出，動力電池在發生熱失控后，5分鐘內不得發生起火和爆炸。
電池“永不起火”，是電池企業在國家強制標準基礎上做的延伸。孚能科技認為，永不起火是指“第一個電芯失控，此后24小時內未起火，且電芯逐步恢復至常溫安全狀態。欣旺達的表述更加簡單，即電池“只冒煙，不起火”。
廣汽新能源技術中心副部長劉太剛表示，電池“永不起火”并不是說電池在任何情況下都不會燒起來，而是對電池熱失控能起到抑制。明確定義后，這里又涉及到另一個問題，當我們說“永不起火”時，是特指三元鋰電池，還是所有電池？
2020年，在比亞迪刀片電池帶動下，磷酸鐵鋰市場回暖。據中國汽車動力電池產業創新聯盟統計，2020年1-11月，磷酸鐵鋰累計裝機量28GWh，同比增長49.3%；三元鋰累計裝機量40GWh，同比增長35.6%。磷酸鐵鋰能夠在增速上反超三元，安全是重要因素。
穩定是磷酸鐵鋰正極材料的優勢，但如果說磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池更安全，則有偷換概念之嫌。電池安全性，除了材料本身穩定性，電池包殼體強度、模組設計、電池系統管理（BMS）、生產工藝，都會影響電池安全。
雖然當下電動車失火多與三元電池有關；但在三元鋰普及前，磷酸鐵鋰失火案例同樣不少。只是如今磷酸鐵鋰技術已經成熟，失火情況才得以杜絕。
回顧2020年電動車失火案例，不難發現失火原因多與小供應商、低端產品、私自改裝有關。三元鋰，特別是高鎳三元技術尚未成熟，部分企業產品沒有達標，從而引起公眾認為三元材料本身不安全。
劉太剛說，把安全性和某一種技術路線綁定起來，容易引起消費者誤解。從行業趨勢看，“永不失火”將成為2021年電池行業標配，各主機廠、電池廠都將在這一方面加大研發力度。無論磷酸鐵鋰還是三元811，都要全場景、全周期、全方位、全系統安全。
■ 攻克安全難關
如何實現“永不起火”？是電池企業與車企需要共同面對的問題。
中國科學院院士、動力電池專家，清華大學教授歐陽明高認為，解決動力電池安全問題，要從本征安全、主動安全、被動安全三方面入手。
本征安全即弄清電池熱失控機理，從原理層面控制電池失火。歐陽明高表示，目前磷酸鐵鋰，三元523、811，發熱機理都已基本清楚。在本征層面控制電池安全可以實現。
除磷酸鐵鋰和三元高鎳兩條主流路線外，2021年6月，蜂巢“無鈷電池”也將量產落地。“無鈷電池”采用高電壓鎳錳酸鋰正極材料，與三元鋰、錳酸鋰相比，鎳錳酸鋰高壓導電性、比能量、成本、安全性均具有優勢。但鎳錳酸鋰制造工藝一直是難點，無鈷電池量產，將給電池安全帶來新的可能。
主動安全指通過BMS，對電池安全邊界加以主動控制。在電池安全性方面，車企需要承擔更多責任。除電池本身安全性，整車電池管理能力、車身結構強度，也是防止電動車失火的重要方面。
11月6日，蔚來發布100kWh電池，發布會上蔚來創始人李斌稱：“蔚來的加入，讓寧德時代實現永不起火的計劃提前了4年”。蔚來大幅提高電池安全性，關鍵是與寧德時代合作時，在BMS中集成了一個傳感器元件，并通過云端大數據，對電池狀態實時監控，從而提升電池安全性。
被動安全是在電池發生問題后，擁有足夠的安全冗余，實現“不冒煙，不起火”。寧德時代方面接受對話時表示，為了做到“永不起火”，寧德時代主要依靠自主研發的自隔離安全技術（NP技術），使電池做到單體耐溫耐壓、模組內不擴散、系統內不蔓延。
| 電池“永不起火”方案 | ||
| 企業名稱 | 技術方案 | 落地時間 |
| 寧德時代 | 自隔離安全技術（NP）；材料創新（正極材料、電解液）、電芯結構優化、電池熱管理提升、系統熱擴散控制 | 2020年底，蔚來100kWh電池率先量產 |
| 孚能科技 | 全新熱失控技術 | 2020年6月，Aion V率先搭載（523電池，811項目2021年量產） |
| 欣旺達 | SWD系統五層安全設計，電芯采用鎳5X三元材料體系 | 2020年12月 |
除了技術問題，實現電池安全還要解決非技術問題。劉太剛表示，在追求“永不起火”時，小企業的產品穩定性和技術可靠性往往會差一點。如果車企選擇供應商不當，即使技術問題得到解決，產品安全也不能保證。
電池安全是一個系統性問題，既涉及到材料研究，也涉及到應用問題、結構優化，整車策略優化。實現電池安全，需要車企與電池企業共同努力。
■ 電池產業走向何方
2020年行至尾聲，雖然電池起火給行業蒙上一層陰影，但發展趨勢并沒有改變。平安證券預測，到2030年，全球動力電池出貨量將達到1577GWh。中商產業研究院預測，2021年，中國動力電池市場出貨量將達到157GWh。
市場前景看好，更需要解決電池安全隱患。欣旺達電池副總裁梁銳認為，過去幾年在市場需求刺激、補貼政策引導下，部分電池企業、車企急于讓高能量密度電池上車，對電池的研發驗證不夠充分。只有靜態測試，忽視動態測試，導致部分電動車出現起火事故。
安全是商用的基礎。在2020年國家強制標準出臺后，電池安全被擺到首要位置。在保證安全性的前提下，多種技術路線需要同步發展。
2020年，幾場關于電池安全的爭論，最終都淪為對某一技術路線的批判。歐陽明高表示，“磷酸鐵鋰可以有更高能量密度，三元也可以更安全，應當均衡發展。”解決安全問題，不等于選擇某一條技術路線，磷酸鐵鋰、三元鋰，包括無鈷電池、石墨烯電池，都有可能在市場占據一席之地。
智能電池，是電池安全的另一個發力點。通過在電池包獨立模組上增加電子監控元件，利用5G、云端技術增強電池監控。通過主被動安全多管齊下，讓電池“永不起火”并非癡人說夢。歐陽明高說，“極端情況雖然不可避免，但讓熱失控時不燒起來，從技術角度是可以做到。從工程角度、從大規模應用角度，目前（起火）還是會偶爾發生一些，但是會越來越少。”
當電池足夠安全，追求更高續航，是每一位電池從業者的“永恒追求”。在蜂巢能源表示無鈷電池將突破800km限制后，近期智己汽車又宣布將攜手寧德時代，在5年內推出最高1000km續航、20萬公里零衰減的電池。
梁銳認為，電池問題最終解決還是要看固態電池。目前，在實驗室里固態電池已完成技術驗證，但想要大規模商用，還需跨越“體系不穩定、循環壽命短、易膨脹變形、成本高”等多道難關。“預計大規模商用要到2030年”，梁銳說。
從更長遠看，電池企業想解決安全問題，需要通過材料研發和設備工藝積累，構建全產業鏈整合能力，這也是未來電池企業核心競爭力。
■ 結語
梁銳感嘆，電池行業“忽悠”不少，但永不起火是行業共同追求。電動車起火，除了技術問題，也有車企和電池企業“人為因素”，一味追求高續航、誤導性宣傳，會加劇用戶對產品不信任，最終對行業不利。消費者既需要產品安全，也需要心理安全。打消公眾對電動車的疑慮。需要全行業共同努力。（文/汽車之家 蔣平平）
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