最近的電動汽車事故非常有趣，所以今天我重點討論電動汽車的安全問題。

四個方面介紹，首先，電動汽車事故統計。這是近年來國外電動汽車自燃的原因總結,主要是碰撞并起火。事實上，燃油車也會在撞車后起火，這是國內火災情況的統計數字。家庭火災有幾個主要特點。

首先,三元電池為主,也有磷酸亞鐵鋰,主要是三元電池,一半以上。

其次，圓柱形電池是主要類型，因為它是鋼殼，線圈比較緊，所以一旦熱量失控，它就會爆炸，然后就會點燃其他電池。

第三，充電事故的比例相對較大。一般電池放電,如果一定深度后熱失控的熱失控的通常是在完全充電狀態,所以容易導致當充電,因為當充電時,電池和充電系統在一起,是最容易熱失控,以及高壓電氣短路,等等,將容易導致事故。

另外，從模型的角度來看，無論是新舊車型，電池系統的比能量都不是很高，因為目前的事故主要是由前幾年安裝的汽車引起的。總的來說，系統的比能量不是很高。這不是我們所認為的非常高比能量電池。

電池熱失控是造成這些事故的主要原因。電池的熱失控是什么?電池溫度達到一定時間會有負面的連鎖反應,放熱反應,所以溫度快速上升,最高速度可以達到每秒鐘溫度是接近1紅,所以它的速度非常快。

是什么導致熱失控的?首先，電池過熱。就像我剛才說的，當電池熱的時候，它會失去控制。過熱的原因是多方面的。可能是電池組本身的溫度不均勻，局部溫度高，充放電過高，外部電路短路。內部短路等這些電氣原因會釋放熱量，有機械原因，如水、密封不良、碰撞等。

產品質量問題

讓我們來看看最近發生事故的主要原因，我們認為是產品質量問題。產品質量問題是指在設計、制造、驗證,使用過程中不嚴格遵守有關技術標準和規范。主要有三種類型：一是電池產品測試不足;二是車輛使用過程中可靠性變化;三是充電安全管理技術存在問題。現在我們來分析這些方面。

首先,電池產品測試驗證。由于補貼退步的政策周期是每年一次，因此與整個產品開發周期不相匹配。例如，我國化工原料體系的改進一般需要一年多的時間，但由于企業遵循補貼的接力棒，盲目追求高比能量，縮短了試驗驗證的時間。有時，優選物理改進來縮短顯影周期，例如使活性材料增厚和膜片變薄，從而使電池的比能量增加，但安全性能降低。

二是電池測試驗證方法并不完美,不能反映真正的車輛使用條件,大部分企業沒有建立內部的電池安全測試標準,一些公司甚至沒有電池安全測試的能力,生產高質量參差不齊。

第三個原因是老化過程中車輛的可靠性降低。例如，整個生命周期的防水效果都不好，一般我們的電池密封都是為了通過IP67標準，但是當車輛長時間使用時，密封性會變差，導致水進入車輛，容易造成短路。也如電池激光焊接接頭的焊接點很容易有一個空間內,將阻抗增加的差距,在高溫和發熱,熱失控。也有老化的電池系統和充電器高壓電器.例如，當我們充電時，接觸器經常被切斷，有時電弧會被拉出來，導致高溫和接觸器表面的燃燒損耗或粘著，導致短路和加熱。這就是熱失控的原因。

第四個原因是充電、充電過程數據通信不規范，BMS廠家和充電器廠家沒有嚴格執行新的國家標準。充電功能的安全,我們的電池管理系統在充電是一個很好的冪函數原理,當填充由電池管理控制系統,我們現在沒有嚴格的功能安全標準,是ISO26262規范,沒有規范的全面實施,這就是為什么我們不符合規范。不要嚴格執行相關的充電安全標準，例如，我們充電繼電器粘附應該具有診斷功能，但有些不能節省成本。電池管理系統和充電樁沒有配備合格的絕緣檢測裝置。由車輛和充電樁構成的充電電路不能滿足絕緣電壓、爬電距離、過載、IP等級、堵拉力、鎖定、溫升、雷擊等指標的要求。BMS不嚴格遵守充電指南規范。質量問題是為什么呢?是我們在設計、制造、應用和驗證,不嚴格遵守標準和規范,當然,我們還缺少一些,比如我們的安全檢查,這是失蹤,但這不是一個商業問題,這是政府要做的。

高比能量電池面臨的安全技術挑戰

根據我國新能源汽車動力電池專用能源的發展趨勢，我們將很快向300瓦/千克高比能電池邁進，這些產品不久將進入市場，即所謂的高鎳三元811電池即將進入市場。這些高比能電池將面臨比相對較低的比能量電池更高的安全要求。為此，我們在清華大學設立了電池安全實驗室，開展基礎研究和技術開發。這里簡要介紹了研究開發成果，供大家參考。

清華大學的電池安全實驗室與國內外企業和研究機構開展廣泛的合作,包括大公司,如寶馬、奔馳、日產。

本文的研究主要集中在熱失控的三個方面，一是熱失控的原因，包括熱、電、機械三方面的原因。二是熱失控的機理是什么，這樣才能在材料設計的層面上得到保護。三是熱擴散,單個細胞,防止熱失控后,必須有一個輔助的保護手段,是系統級切斷熱失控的傳播,切斷事故預防的傳播。高比能量電池的熱失控控制不僅取決于材料本身，還取決于系統水平。

首先是熱失控的機理和抑制。我們從兩個實驗手段,一個從事研究材料的熱穩定性、差示掃描量熱計是一個單體電池熱失控的測量量熱計的加速度。

幾個特性溫度高比能量電池加熱失控。一般來說，當電池的溫度上升到一定程度時，電池本身就會產生熱量。我們稱這個溫度為T1，熱量的產生不能在一定程度上被控制，熱失控觸發器稱為T2，最后溫度上升到我們稱之為T3的最高點。熱失控的機理不清楚主要發生在T2與T3階段。人們普遍認為，這是由內部短路引起的，這對傳統電池來說是正確的，但我們發現，對于高比容量的電池來說，這并不是完全正確的。我們發現沒有內部短路，所以有熱失控。這是由于高能電池新隔膜耐高溫200度以上不變化,電解質幾乎完全消失,但在230 - 250度,積極的相變材料釋放氧氣和消極的反應是放熱峰。

此外，我們還觀察了不同鎳含量的鋰離子三元電池的不同.與常用的622或532相比，811的放熱峰明顯高于其他電池，說明811的熱穩定性較差。分析后,我們可以得到一個初步的結論是,高鎳陽極電池安全的影響,硅碳在早期對安全產生負面影響不大,但在循環衰減效應更大。

也有一系列的方法來提高這種熱穩定性，如涂層材料。我們還發現了一種新的方法，即用單晶粒子代替多晶正極材料，提高了電池的熱穩定性。相應的安全性也有很好的提高。

二是熱量擴散，真正的事故是由熱量傳播引起的，即在單個電池的熱量失控后，所有電池組散開，發生火災事故。

根據我們的測試和模擬熱失控的傳播過程的傳熱分析,我們設計的方法隔熱,保溫材料是主要傳熱路徑,發現確實切斷熱失控的傳播效果。中國的國際法規對電動汽車不受控制的擴散采用了防火墻技術。

第三方面是熱損失和電池管理的原因。第一個原因是短路,電池在電池和事故分析發現電池制造業均勻板在使用一段時間后會產生折疊的破裂區,容易局部分析鋰,導致熱失控。此外，制造過程中的雜質也會導致內部短路，我們稱之為電池癌癥，因為我們不知道什么時候它會導致熱量失控，有時會在很長一段時間后發生。為此，我們通過將記憶合金植入特定電池以實現期望的內部短路，發明了電池短路的替代實驗方法。我們研究了內部短路后分為四類,包括鋁液和內部短路連接到陰極是最危險的。因此，我們進行了一系列的研究，得到了內部短路的三級演化過程。在第一階段，只有電壓下降，沒有溫度上升;第二階段，溫度上升;第三階段，溫度急劇上升，即熱量失控。根據這個過程,我們爭取在前兩個階段內短路判別,可以提前15分鐘到短路可能引起熱失控的警告,這項技術一直在與寧德時代。

第二個方面是充電。通過測試和分析，找出了超限收費的機理。在此基礎上，利用熱電耦合模型對過充和失控的性能進行了預測。過充電事故通常是由微過充電引起的，如蓄電池的不一致性，由于這種不一致性，充電過程中的一些部分被填充，而有些地方沒有被填充，就會導致一些蓄電池微過充電滿，然后就會精確。鋰對負極材料，導致鋰枝晶，所謂的鋰沉淀，傳導。導致安全性差，導致短路。

為了解決這個問題,我們開發了基于參考電極鋰沒有分析快速充電技術,負電位控制高于零(零下將分析鋰),需要添加一個電極,即三個電極。在三個電極的基礎上，可以在模型的基礎上進行反饋和觀測。這是我們的快速充電技術，沒有鋰的演變，它的應用后沒有鋰的演變，并加快了充電速度。

第三個原因是老齡化。不一致性在電池老化后增加，這就是為什么不一致性隨著電池周期的數量而增加，并且隨著容量一致性的惡化，電池管理的準確性變差。此外,低溫環境下的老化將嚴重影響電池熱失控的熱穩定性的自生熱溫度降低,更容易導致熱失控。

通過對這些問題的分析，發現開發先進的電池管理系統是保證電池系統安全的關鍵。目前，在電池管理系統中，國內的產品功能不足，精度不夠，特別是安全功能還不完善，因此有必要加大對電池管理系統的研究和開發。清華積累豐富的電池管理系統,取得了65項授權專利,專利應用于國內外著名公司合作,有些專利授權梅賽德斯-奔馳公司。

那么，我們如何一勞永逸地解決電池安全問題呢?在不久的將來，一些技術可以保證安全，但從長遠來看，它需要前瞻性的科學研究，以確保電池的絕對安全。鋰離子動力電池可以比世界的發展方向和趨勢,我們不能因為安全問題不是高能電池的發展,關鍵是要掌握平衡能源和安全之間的比率。例如，高鎳三元鋰離子動力電池的固有安全問題是正極釋放氧氣，通過修飾界面來提高電池的穩定性，可以延緩正極的氧釋放。二是下一代固態電解質的開發。從根本上解決了電解液燃燒問題。

通過對各國動力電池技術的比較，認為液態電解質鋰離子電池在短期內將向固態電池方向發展。考慮到電池成本和動力電池的發展方向,我們表明,我們的國家也應該類似的路徑,即短期內液體電解質,高鎳三元的發展積極和硅碳負極,通過抑制電池管理系統和熱擴散,防止安全事故發生,這種類型的電池可以滿足電動汽車旅行的需求范圍是500公里。從中長期來看，預計到2030年，從液體電解質向所有固態電池的過渡將實現工業化。

總之，要努力解決動力電池固有的安全問題，確保新能源汽車產業的健康發展。我的總結報告,可以概括如下:我們應該正確看待最近火的新能源汽車事件,主要原因是產品質量問題,不符合技術規范和技術標準,技術驗證周期短等。

在政策方面的建議

第一，原工業化目標(單體在2020年達到350 Wh/kg，系統為260 Wh/kg，循環壽命為2000次)偏高。從安全的角度來看，我認為強制執行是不適當的。

第二，補貼政策要符合技術發展規律，能源密度不能過快增加或變化過頻繁。這是我向財政部提出的建議。

第三,介紹了電動汽車安全檢查標準盡快。同時，為了更好地處理和分析電動汽車事故，最好為電動汽車設置黑匣子。同時，電池組應該有一個消防安全界面。目前的電池組非常死氣沉沉，在消防方面造成了很大的困難.這些都是給公安部的建議。

最后，我認為電池安全是電池技術革命性突破的第一關鍵，也是純電動汽車性能改進的第一關鍵。隨著電池行業的發展，電池的安全性越來越成為瓶頸技術。例如，在10分鐘內充電超過300公里的快速充電技術將給電池安全帶來挑戰。電壓為3。0V到600伏甚至是800伏，這些都與安全有關，是未來純電動汽車大戰場的競爭。能說安全是電動汽車的可持續發展的生命線,動力電池的研究和開發國家科技安全為核心,提高現有鋰離子動力電池系統安全技術,突破新的固態電池技術。