冯旭宁,清华大学助理研究员,清华大学电池安全实验室主任,中国科协青年人才托举工程选拔人才之一。他长期从事新能源汽车动力电池系统“热安全特性、建模与管理”方面的应用基础研究。在大容量锂离子动力电池系统的热失控诱发与蔓延特性测试、机理分析、建模与防控技术方面实现了动力电池热失控特性由不可测到可测,由可测到定量可测,由定量可测到可定量预测的技术进步。
翌日,清华大学汽车工程系办公楼3层,我到达时,冯旭宁还在开会。20分钟后,我见到了他。和我想象中的“主任”不一样,冯旭宁很年轻,讲话是标准理工男式的简单和逻辑分明。
会议室中还有一桌人在做讨论,他随便找了个位子坐下说,我们直接开始吧。我面露难色,意指还要录音,需要一个安静点的环境。他带着我换了一间略显狭小的办公室,有些尴尬地笑笑:“我们办公室紧张,老师学生都混着用。”
在这间安静的办公室里,如助理说的那样,冯旭宁解答了所有我感兴趣的问题,其中包括“电动车自燃到底怎么引起的?电池的技术突破到了怎样的程度?用户如何灭火?用多久逃生?”
冯旭宁说,从热失控的某些角度出发,磷酸铁锂电池比三元锂电池要“好”;固态电池是更安全的,太阳能设备,但一定要在“固态”前面加个“全”字,现在这种电池还未量产,也没有车企在应用,但是大家都还很期待。他还说,特斯拉的一些充电自燃事故可能是因为快充过多导致的。现在已经有技术可以解决这个问题,但如果要求更快充电速度的话,解决方案的成本还是较高。
以下为对话实录:(在不改变嘉宾原意的情况下,第一电动做了删减校对)
事故复杂,原因难找,责任多方
第一电动:为什么电动车安全这么大的事情,迄今为止仍然很少有权威机构去谈论?电动车自燃到底是怎样引起的?
冯旭宁:首先,从企业的角度出发,它们需要维护自己的产品形象以及利益。
其次,就是责任的界定。事故发生,有时是电池的原因,有时是整车的原因,还有可能是Pack厂的原因。界定清楚以后,有一方要承担责任,就可能要召回,要赔很多的钱,这方面大家都比较谨慎。
最后,从调查的角度来看,电池自燃的原因比较复杂,很多因果之间的联系并不是充分和必要的。很多原因是出于“猜测”,可能那并不是真实的原因。并且,太阳能网,一般我们去做事故调查时,燃烧后的现场是比较惨烈的,尤其是三元电池,烧完后基本只剩灰烬,能够查出来的信息非常少,想要做后续的事故调查也非常困难。
但是从研究的角度出发,我们还是希望把这个问题搞清楚,不让它再次发生。具体到操作上,我们会把所有可能诱发的原因都做重现性的实验,然后去推断它最有可能的事故起因,如果跟事故的实际情况跟实验非常接近,我们再去跟企业沟通。如果我们跟企业沟通事故调查的结果,我们肯定要签保密协议,所以也不能对外宣称哪个车哪天出事故了,它的原因是什么。但是,我们还是会知道事故车辆的一些信息。
目前,我们跟国内大部分的整车厂和电池厂都建立了合作的关系,合作的焦点就是在电池安全方面,欧阳老师(欧阳明高)建立了电池安全实验室,就是为了专注于电池安全方面的研究。
热失控来说,磷酸铁锂比三元的要“好”
第一电动:那现在可以细化地讲一下,电池自燃的原因到底有哪些吗?
冯旭宁:虽然事故有各种各样的形式,但是从失效模式上来看可以归结为机械滥用、电滥用或热滥用。不过,近期研究发现,对电池来说,在机理层面导致电池失效的是电化学滥用。这些滥用使电池的实际负荷超过了它的正常工作范围,引发一系列的化学副反应,最后导致电池的热失控。
前面三种滥用现在已经被写进法规和测试标准当中,在产品出厂前已经进行了有效约束。
但是机电热滥用的深层次问题是电化学的滥用,尤其是在新材料体系电池的使用过程当中,电化学滥用的问题始终存在,对应的机电热滥用形式会发生变化,有的时候在标准法规里面就没有办法预见这件事情的发生。
最新的像超快速充电导致负极析锂这个问题,在标准法规里就没有约束,但是在电化学滥用层面,它的问题就已经出现了。