"鋰電池熱"的"冷"思考 電動車能快充嗎?

 8月20日遼陽一輛電動汽車著火，8月23日聊城發生電動火車著火事件，8月25日成都威馬汽車起火，8月26日安徽銅陵一輛安凱電動客車著火……2018年5月到8月，公開報道的電動汽車事故多達16起，其中事故原因判斷為“充電自燃”就有9起，其他事故原因包括電池故障、電器元件短路、停放中自燃等等。新能源汽車進入發展高速期，技術突破和安全性上的挑戰隨之而來。

新能源汽車主是指采用非常規的車用燃料作為動力來源的汽車，目前市面上最常見的是純電動汽車和混合動力汽車。與普通汽車需要內燃機一樣，電動汽車需要動力電池提供前進的能量，目前動力電池中最主要的類型是鋰離子蓄電池。

“遵循科學規律，不要盲目”、“先把安全可靠的技術發展起來”，在10月17日至18日 北京舉行的“中國宜春·2018全球鋰電產業鏈高峰論壇”上，來自學界業界的人士，紛紛就鋰電池發展安全性的問題，如是呼吁。

鋰離子電池（Li-ion Battery）由鋰電池（Lithium Battery）發展而來。鋰電池在人們的生活中由來已久，比如紐扣電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是金屬鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不再充電。鋰電池一般禁止充電，因為其充電放電過程中容易形成鋰枝晶，造成電池內部短路。

1992年，日本索尼公司發明了以炭材料為負極，以含鋰化合物作正極的電池，在充放電過程中，只有鋰離子，沒有金屬鋰存在，也就是現在的鋰離子電池。此后，日本索尼能源開發公司和加拿大Moli能源公司分別研制成功了新型的鋰離子蓄電池（以下簡稱“鋰電池”）。目前鋰電池已廣泛用于各類手持式電子產品和電動汽車上。

對于鋰電池來說，性能好壞表現在兩個指標上：一個是充放電倍率，代表了電池的充電速度；一個是能量密度，決定了一輛車能續航多少公里。然而，對這兩項指標的盲目追求，很大程度上犧牲的是安全系數。

“快速充電技術目前還沒有出路”

“這些著火的事件，至少有60%是在充電或充電剛剛結束的時候出的事，說明充電出了大問題。” 國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬表示。

鋰電池在充電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，正極負極不發生氧化反應。但是王子冬提出，現在充電的方法和使用過程充電都是用的氧化還原反應，不是鋰電池遵循自身規律應該有的充電方法。此前王子冬團隊的實驗結果顯示，使用現在的充電方法，大概能使電池壽命降低30%。因此在這樣的情況下，王子冬認為不應當考慮用大電流充電。

鋰電池的充放電倍率是指單位額定容量內的充放電電流，例如額定容量為100Ah的電池用20A充放電時，其充放電倍率就為0.2C。一般鋰電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，但同時電池發熱現象也越嚴重。目前純電動汽車的充電容量都是慢充化的，基本在0.3C到0.5C之間。另一方面，用過大的電流充電會造成容量不夠滿，這是因為電池內部的電化學反應需要時間。和倒啤酒的一樣，倒太快會產生泡沫，反而倒不滿。

北京大學新能源材料與技術實驗室主任其魯介紹，今天的多元正極金屬復合氧化物電池要實現8分鐘充電，理論上大概要用10C的倍率才能做到，“這個能量不可想象”。

這些技術瓶頸實際上并不是新問題，其魯是中國鋰電池研究領域的先鋒人物之一，曾擔任2008年奧運會清潔能源電動車用動力電池項目的首席科學家，早在北京奧運會時期，他們就針對各類問題做過各種實驗。當時三元材料電池已經可以在5分鐘內完成充電。在實驗里，三元鋰電池在快速充電的過程中，熱量不能迅速釋放，使得爆炸的可能性大大增加?？紤]到安全問題，其魯表示這種技術不能用到純電動車上，只能用在電池混合動力車。