清華大學何嚮明：新能源車電池着火在不遠的將來，可以完全消除
作者：普子胥
出品丨本站科技《態℃》欄目組
近來新能源汽車起火事故報道層出不窮，特斯拉林志穎事件只是一個縮影。數據顯示，今年一季度新能源汽車火災共計640起：這意味着，每天超7臺新能源車發生了安全事故。
圍繞安全，疑竇叢生：
比如，新能源車近來安全事故頻發，原因是什麼？是一直如此，還是近來集中爆發？
比如，相比燃油車，兩者安全性孰高孰低？鋰電池安全性解決，現階段處於什麼水平？
比如，主流的磷酸鐵鋰與三元鋰電池，誰更安全？爲什麼鼓吹比能量高過鋰電池的人，絕大多數都是騙子？
比如，用戶在選購和使用新能源車的時候，如何最大限度的確保安全？
爲此，本站科技直播欄目《開聊》第二期，邀請了聚焦鋰離子電池及關鍵材料研究近30年的清華大學核研院鋰離子電池實驗室主任/研究員何嚮明，深耕行業多年的江西新能源科技職業學院新能源技術研究院院長、北方工業大學汽車產業創新研究中心研究員張翔直面關鍵問題，做出關鍵解答。
以下爲本站科技《開聊》第二期直播精彩節錄：
一、“新能源車電池着火問題在不遠的將來，可以完全消除。”
《開聊》：新能源車早已批量化生產銷售，可爲什麼當下起火事故報道迅速增多？這是否與近年來新能源車銷量激增有關？
張翔：是的，現在新能源汽車銷量增長非常厲害。去年新能源汽車市場增長率超過了160%。今年雖受疫情影響，但今年上半年新能源汽車市場增長率也超過了100%。而截止今年6月底，我國新能源汽車整體保有量超過了1,000萬輛。基數大了，起火的事故就多。
其次，新能源汽車畢竟是個新事物，起火後，媒體報道較多給車主產生了一種不安全覺。其實，行業數據統計新能源汽車起火機率比燃油車要低，甚至在燃油車的1/3以下。
此外，新能源汽車智能網聯程度比燃油車要高。新能源車主可以在手機上監控車的狀態，比如電池包溫度不正常，手機可以馬上報警。而像北京、上海、廣州、深圳等大城市，都建了新能源車大數據中心。車主只要是申請政府補貼，必須把車的數據接入到大數據中心。大數據中心會對車數據狀態監控。有了智能網聯監控，新能源汽車安全係數比燃油車要高，因爲燃油車大部分沒有聯網。
何嚮明：現在新聞報道新能源汽車起火事故，其實大多數事故是電動自行車，新能源汽車相對較少。我們手上有幾個數據：現在汽新能源汽車增長率大大高於起火的增長率。新能源汽車的安全性大幅度提升，技術是在進步的。
可新能源汽車起火在新聞上有放大效應。一些不實的事故報道，都會造成大家的錯覺。不過，事故比例是下降的，但問題確實依然存在。由於大家對新能源車裡程的焦慮，電池在追求更大的能量密度，現在都開始做300Wh/kg以上單體電池。但新體系中電池安全性技術還不夠成熟，這是造成更多火災主要原因。我們做過統計，現在着火的主要是高比能量的新產品。此外，一些二三線電池廠的電池安全性相對不夠，技術成熟度不足等等原因都有。
既然大家問到，我可以說：電池着火在不遠的將來，是可以完全消除的。隨着技術的進步和成熟，電池廠管理優化等等，再加上將來小電池廠洗牌，安全問題就會慢慢消除。現在我們研發的技術，基本可以做到電池着火但車不着火，換了電池車還能用。下一個目標，就是單電池着火，電池包還可以維修，這些都是指日可待的技術。
二、“過度營銷誰帶的頭？特斯拉的馬斯克！”
《開聊》：雖然技術不斷進步，但車企對新電池宣傳時：永不自燃，永不起火等話術，是不是一種過度營銷？
張翔：這個問題很好。其實車企都有這個傾向，但這是誰帶的頭？特斯拉的馬斯克。做的最過火的就是他。
以前車企很嚴謹，車沒生產出來就不能發新聞。但馬斯克帶頭的新勢力，車還沒有下線就開始交定金，電池只要在實驗室裡做出性能參數，離商業化非常遠就開發佈會。比如特斯拉無極耳4680電池，三年前就開了發佈會，現在還沒有大規模量產，量產總量應該不到1萬。特斯拉德州和柏林工廠生產的新型電池，三年了還沒有大規模量產，生產技術還不成熟，工藝問題還沒解決。
現在國內很多企業都在宣佈新的技術應用，我認爲最成功是比亞迪的刀片電池：2020年發佈，2021年就開始應用。這也讓當年磷酸鐵鋰電池的裝機量超過了三元鋰電池。此前，三元鋰電池一直佔據主導地位。今年數據顯示，一個月裡比亞迪電池裝機量超過了特斯拉、寧德時代。現在磷酸鐵鋰電池在乘用車上裝機量超過了三元鋰電池，我認爲比亞迪的技術是最成熟且在市場上得到驗證的。
其他幾家，像廣汽推出的彈匣電池（現在彈匣電池裝配的車大概交付十幾萬），還有大禹電池，包括最新麒麟電池——很多電池並沒有量產，也沒有具體的數據。所以，我感覺有些上市電池公司宣傳新產品對其股價有幫助，甚至不少公司直接把實驗室數據拿來發布。行業都這樣做。
但是，產品發佈後究竟什麼時候量產？還是要打問號的。包括去年寧德時代發佈的鈉離子電池，現在沒有量產的消息。其次，這些企業只發布部分信息：電池具體是什麼結構，如何提高能量密度，缺少相關信息。
其次，現在這些電池廠家做的實驗，在實際碰撞過程中起不了多大作用。我不是攻擊某些車企，一些電池廠家稱現在電池可以做針刺實驗：不着火不爆炸，甚至不冒煙。可這有什麼作用？路上這些品牌的電池，不是照樣自燃？實驗室的實驗只代表一個特殊的工況：你通過了針刺實驗，但車上路產生激烈碰撞，電池包被擠壓，你能保證它不起火嗎？
所以，中國電池供應商，確實經過多年發展技術積累很多。但他們有些參數，我們也不能太當真。
何嚮明：這是非常有趣的話題。因爲商業有時候會對科學產生嚴重的困擾。
我經常遇到這一類問題。比如，15年杭州某企業說它解決了電池安全性，當時我們團隊做鋰電安全快10年，領導就說：你們還做什麼做，人家都解決了！我跑到杭州去實地調研，看這家公司實驗室：發現啥也沒有，一間空房子有一個小設備，根本連實驗室都不是。
這類新聞經常有，但這些不實的宣傳，就會給具體做事的人以及整個社會造成很多困擾。我做鋰電30年，被這種事困擾將近20年。只不過，近年來很多企業發佈的信息，讓困擾更嚴重。
近期爲什麼比較明顯？我認爲就是有些公司在搞擦邊球，炒作。但難免以訛傳訛，經常弄得我們，比如有些投資人找我諮詢，我無言以對。我只能說：這種電池只有記者能做出來，科學家是做不出來的。互聯網上你想怎麼說都可以，但有些東西科學上根本不可能存在。
三、“我們已經領跑國外很多年，大家要有信心。”
《開聊》：有兩組非常奇怪的數據。一個是2020中國新能源汽車起火概率爲萬分之0.26，相比燃油車萬分之一低很多。另一個是，2021年中國新能源汽車保有量784萬輛，全國發生了3000起火災事故，起火概率萬分之3.8，超過傳統燃油車。爲什麼會有截然相反的結論？
何嚮明：5年前，我們做過調研：結果是，燃油車着火的概率是比電動車高很多。現在，國家技術監督局的殘次品中心會要求每次電動車着火事故都要上報和統計。
但燃油車沒有機構統計。其次，燃油車着火，大家一拍：說電動車着火，指鹿爲馬。加上電動自行車着火概率非常高，一些小企業做工很差，所以大家印象裡電動車都會着火——無論從新聞還是心理，都影響了大家對電動汽車的判斷。
但電動汽車的畢竟是工業品，質量管理很嚴，着火概率其實非常低。
張翔：數據顯示，新能源汽車隨着時間推移自燃率在降低。這符合我們行業的發展規律。電池種類在變化，技術在進步，安全度在提高。其次，新能源汽車整車安全性特也在提高。比如，電池管理系統的算法在迭代。現在，電池SOC電量計算更準，可以通過大數據模擬進行預警，防患於未然。
此外，現在電動車車主車齡比較小，與10年前專業司機經驗差距大。年輕駕駛員工作忙，沒有時間關注車裡面的零件，如果發現車出現不正常的狀況，往往不知道怎麼正確處理。所以，建議車主多學習一些新能源汽車的知識。
《開聊》：有沒有具體的研究，將新能源汽車與燃油車放在同一時間範圍內，進行更直觀的對比？
何嚮明：非常好的問題。我們過去沒有做過這方面的研究。
但從從定性來說，燃油車新車着火率是非常低的。着火更多是油管或者原配件的老化造成。而隨着時間的推移，燃油車着火概率是增加的。
但是很多鋰電池是隨着時間推移，其安全性卻是提高的。某些維度上，電池老化了後容易產生安全性事故，但是更多的電池老化以後安全性是提高的，這跟燃油車趨勢總體是反的。反而是新電池，更容易自燃。
爲什麼電池會着火？是因爲電池正負極距離大概10個微米，大規模製造容易出現製造瑕疵，目前還不能完全的消除掉，所以就會有着火的比例。我以前做學術報告一直在講，可靠性跟現在電池出廠拿去做安全性測試是兩回事。
安全性測試，比如穿刺，但我們電動車着火，沒有一個是穿刺而是自燃。所以這種現象很難去做測試。我們一直試圖研發一個方法去模擬自燃現象，但很難：因爲模擬需要裡面要某種東西加完了以後，電池特性會變。
比如說隔膜，爲什麼我們國家電池主要的材料國產化最晚的就是隔膜？因爲進口隔膜它的可靠性要遠比國內的隔膜好。微觀上隔膜的孔都是微米級的微孔，要保證每個孔都一樣，這是非常大的挑戰，對於製造業需要非常精確。所以整個中國產業跟發達國家還是有差距的。如果隔膜上掉下某種灰塵就有隱患，很難百分百的消除，這是着火的主要原因。
所以我特別強調一線品牌的大廠，是因爲他們製造水平質量控制的非常嚴格。從這種電池着火的機理來分析，就可在設計上進行規避，比如BMS。如熱蔓延、汽車的模組設計，技術成熟度還有很長的路可走，但隨着時間的推移會大幅度的下降。因此，很多年以後電動車的着火的概率應該是下降的，如果按照科學的規律來設計來做模組來使用的話，它跟燃油車這個規律是反的。
《開聊》：《電動汽車用動力蓄電池安全要求》指出，單個電池熱失控引起熱擴散進而導致發生危險前5分鐘，要提供一個報警信號。但林志穎駕駛特斯拉撞擊後迅速着火，以及前段時間一輛特斯拉搶黃燈撞擊馬上起火：預警時間怎麼沒有了？標準和實際的差異爲什麼存在？
何嚮明：這是個非常好的問題。現在所有的標準都是針對新車，預警時間可以做到。但撞擊這件事特別不確定：你把模組撞爛了，形狀改變，那麼滿足新車標準就無法確保。
現在完整一個模組的一個單體電池發生熱時控可以有相關安全標準，但是撞擊標準很難。其次，撞擊不好測試。而像正常行駛突然燃燒這類安全標準，有國際標準，我們清華大學也參加了這種其中制定。
所以，如果正常行駛且在非撞擊的情況下，可以做標準，而且也可以達到這個標準，對廠家也應該有這些措施。此外，能保證電池着火多長時間才能燒起來，仍有預警撤離等等這些是可以做到的。但是我不知道撞擊能不能做到這些標準。
張翔：我非常同意何老師的意見，我再補充一下。首先汽車的設計的一些標準都是基於在正常使用情況下保證它功能的完善。新能源汽車就算是針刺測試，都是在正常情況下，而不是在撞擊情況。
當然，燃油汽車基本只要是暢銷的車型，都會通過安全碰撞測試的成績打分，可供消費者參考。但是新能源汽車現在很少打分，是因爲碰撞後電池包裝是能量密度那麼高的化學物質，就是一個起火源，撞上去90%以上會起火燃燒。
另一方面，汽車的設計有原則。汽車是老百姓的交通工具，要儘量要降低成本。如果是無限的提高安全標準，把汽車設計成坦克，也不可能成爲大衆的交通工具。
此外，新能源汽車交通事故的機率小，但如果對小概率的事件去做大量的電池加固，重量就要增加，電耗也要增加。現在電池包本來就大，如果加固做厚會影響到車內空間。加上現在汽車的智能化程度越來越高，統計數據顯示20%以上的新車都裝了駕駛輔助功能，都有自動自碰撞功能。今後，新能源汽車發生嚴重碰撞機率會大幅度減少。
《開聊》：現在新能源車撞擊安全標準還在探索摸索中，如果有新的變化，有沒有時間預期？
何嚮明：這是個好問題，但是我覺得不太好預期。
我做了多年電池，電池技術不斷更新還沒有完全定型，所以可能所有的標準都會以電池爲核心的技術進步，而逐步調整。現在大家去關注技術進步的速度會更重要，其實標準的意義不是特別大。一個產業越來越成熟，技術進步越來越好，就會解決更多的問題。因爲，標準最終還是要落到技術進步上。
《開聊》：今年年初，工信部在汽車標準工作的要點中指出，我們需要進一步提升動力電池的安全標準。這是否意味着，過去國標嚴格程度不夠？橫向對比歐美，中國的動力電池安全的標準是什麼水平？
張翔：新能源汽車分爲三類：純電動、插電式、混合動力。國家現在銷量80%都是純電動貢獻的。在純電動技術上，我們是領先的。國外純電動賣的較少，日本電動車佔整體比重可能不到5%，歐美電動車比重也比較小。
從這個角度來說，燃油汽車國外的標準確實比我們國內要高，國內的標準都是從國外轉化的。但在新能源汽車上，我國長期以來執行與國際不一樣的技術路線。比如國外扶持日系車的混合動力，在我們國家不扶持這種技術路線。
中國現在沒有專門把新能源汽車拿去做碰撞打分，歐洲、美國也沒有。所以，我們如果把新能源汽車按燃油車安全標準去做碰撞測試，沒有多大意義。
此外，根據產業的發展情況，我們國家現在以磷酸鐵鋰電池爲主。大家一致公認磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池要安全性要高。國外的電池供應商比如說是LG或者松下以三元鋰電池爲主。真要說大規模統計新能源汽車碰撞起火，應該國外起火率比國內要高。所以，如果國際上有統一的標準去統計新能源汽車，特別是純電動汽車碰撞起火的機率，我相信中國的比例肯定要比國外要低。
何嚮明：新能源汽車的標準，實際上我們國家比國外還要領先的，而且我們國家的目前在國際相關標準上，發言權較大。尤其電池安全這一塊。
我們很多想法在國外都會被參考，是因爲中國電池產業在全世界領先，科研尤其安全性方面也是在全世界領先。所以這方面的標準我們應該也是領先的，在電池安全性上，我沒太聽說國外的標準比我們嚴。其實大家都在摸索新鮮事物，認識在不斷的提高。
這一點，我要多說幾句。過去我們國家100年來比較落後，所以很多人的總覺得中國什麼都比國外落後很多。當然，我們現在總體技術上跟國外不少領域還是有差距，但是現在像電池製造技術、電池科研安全性等，我們已經領跑國外很多年。大家還是要對我們的東西有信心。
四、“特別好的工廠，電池就特別安全。”
《開聊》：磷酸鐵鋰和三元鋰電池，兩者起火概率有明顯的差異嗎？
張翔：可能何老師這邊可能有數據。現在新能源起火資料國內特別封閉，起火後只是新聞簡單報道，對於公衆來說基本上信息都不透明。所以這個問題我們就沒法統計哪個品牌，什麼電池種類起火次數多。
大的品牌，比如說像特斯拉肯定會報道，但像有些國內小品牌起火報道，反而對他像是做廣告。所以，起火的車用了幾年，什麼狀態、什麼城市、是否使用不當，有沒有經常維護保養？這些問題要找到數據來說話，真的很難。
我在這個行業大概二十個年頭，但是電池行業的數據做的特別保密。大部分行業人士都沒有具體的數據，這種數據可能是在某個部門統一收集了。
何嚮明：我補充一下，其實也不是保密工作做得好。一些電動車着火的事故處理，電池、電芯、電芯廠、模組廠，汽車廠都牽扯到。事故後，到底是變形、模組還是車的原因？三家都在打架，都說是對方的原因。誰也不願意去承擔這個責任。所以幾方經常扯皮，很難說最後是三元鋰電和磷酸鐵鋰誰安全。
比如一個事故，很多是明顯由模組的原因造成的，這跟三元電池和磷酸鐵鋰電池有啥關係？所以很難去統計這些複雜問題，最後大家就乾脆模糊處理。
其實我也沒有統計數據。但是我可以給大家講，爲什麼我們認爲三元電池比磷酸鐵鋰電池更不安全的原因，主要有兩個：第一，三元鋰電池燃燒最高溫度會比磷酸鐵鋰高很多，前者八九百度，後者六七百度。但反正都燒了，也沒有什麼區別。第二，磷酸鐵鋰電池基本上沒有過充問題。磷酸鐵鋰不怕擴充，不會因此着火，但是三元電池過充是會着火的。
此外，還有一個能量密度問題。從技術的角度來說，如果拿着160wh/kg磷酸鐵鋰電池去和300wh/kg三元鋰電池對比，不同維度衡量，結論就不一樣。所以你說要統計兩者誰着火多，其實我認爲從技術角度意義不大。
《開聊》：現階段除了電池材料本身選擇外，我們還能通過其他技術手段整體上來提高電池的安全性嗎？
何嚮明：這個是肯定的。其實材料跟材料不一樣，同一款材料不同廠家做出來可靠性安全性也不一樣。所以這個問題，最後是兩個因素造成的：一個是整體的製造水平，材料、電芯、模組，到車的製造水平和製造過程的質量控制水平等。此外就是材料，比如材料的熱反應速度、熱量等等。
2014年我做過一個電池安全的報告。當時，我把市場上所有能拿到的電池，去看自加熱反應速度和最高溫度等等，去科學判斷電池的熱穩定性和安全性。最後的結論是：電池安全性跟體系沒有關係，它跟工廠有關係。
特別好工廠，電池就特別安全。生產水平比較差的工廠，電池就很不安全。那當時最好的是一家日本企業。可以說，製造水平和質量控制水平以及設計水平都跟安全性有關係，並且關係還挺大。
特別強調，那是我2014年做的報告，因爲我有數據。現在狀態可能有所改變。
《開聊》：一定要用鋰電池嗎？現在有很多也指出，除了鋰電池外，還有很多探索。
何嚮明：是的。過去20年我被問到若干次，每次做報告大家都會問我這點。我可以再給大家講講：爲什麼現在是鋰，將來會依然是鋰，永遠都會是鋰。
原因是在電動車上，大家對體積、能量、重量比是非常在乎的。大家都希望電池很輕、很小。別的肯定不行，因爲它乘用車體積有限。
鋰電的比能量是最大的，爲什麼？因爲在元素週期表最左上角的金屬，鋰最輕，電壓最高，你不可能再找到任何一個金屬超過它。
所以，任何人說是它的比能量超過鋰，基本上都是騙子。很多投資人給我說什麼量子電池。這些電池可能壽命比較長，或者倍率比較大，都有可能。但說一兩克電池就能開1000公里：1000公里就是150度電，150度電一克，它的比能量比原子彈還大，怎麼可能呢？包括說車5分鐘就能充滿，我覺得基本上也是不可能：5分鐘一個車80度電，這充電的功率得多大？需要960千瓦，若380伏，就需要2530安培電流，在工程實踐上是一個巨大的挑戰。
當然，現在很多人說鈉離子電池。但是人家講的是儲能。比如在沙漠中，儲能電池重一點，大一點沒關係。但放在汽車上不行。所以，汽車還是得用鋰。
張翔：現在鋰電池未來也有一些發展趨勢，比如固態電池。現在的鋰電池是液態鋰電池，以後電解液是固態的。當下，很多車企看好投資的固態電池的工廠，最近有兩家上市公司，一家是東風汽車，一家贛鋒鋰業，他們在江西一個地級市新餘已經運營固態電池網約車。
此外，像燃料電池目前距離商業化比較遠。燃料電池，發展起步比鋰電池要早，但成本各方面技術問題沒解決。總體來講，很多人都在研究電池，是因爲電池一旦有革命性的技術突破，會取得巨大的成功。但目前鋰電池還是一個主流的技術路線，還沒有其他可替代。
五、“趕緊跑！最好的辦法就是跑！”
《開聊》：一旦發生像林志穎這樣的碰撞起火後，我們怎麼自救？
何嚮明：趕緊跑！最好的辦法就是跑！
張翔：對，生命第一。其次，車出事後大概率廠家是不會賠償的，現在所有的自燃事故都是車主自己承擔責任。就像剛纔何老師說的，一個現在新能源車事故調查的結果從不對外公佈，而且車如果燒成骨架後事故原因沒辦法調查，所以所有的一切損失是車主來承擔。
此外，這次林志穎事件，他主動提出來要答謝去搶救的熱心人，因爲不同的車救火的方法是不一樣的：普通的老百姓不知道情況去救火，真的是冒着生命危險。第一時間離開現場，這是最安全的。
如果大家要想怎麼把損失降到最小，平常還要做好基本功。買一輛車新能源車，平常要收集資料學習：電池是哪家供應商供貨？電池是什麼類型？甚至BMS系統，大概是些什麼原理？現在比較暢銷的書店裡面都有很多新能源車的維修手冊，多學習，對車要有充分了解，這樣一旦發生緊急情況，自己就有處理能力。
其次，買車的話儘量挑選大廠，正規工廠自動化程度高，機器人越多，生產一致性就越好，就越不會出現產品瑕疵。
《開聊》：我們選車的時候可能就要注意什麼？
張翔：作爲普通消費者來說，大家不用去擔心車着火的問題，真的是杞人憂天。
國家汽車法規流程非常嚴格，汽車的每個零部件都要做公告性實驗，完了以後要上報給工信部，流程結束後才能上公告。我們所說的車規級的標準，是目前工業產品裡面最嚴格的標準。
所以，平常開車遵守交通規則，不要去超速。其次，現在一般20萬以上的車電子功能已經非常豐富，電子功能越多，車就越安全。只要我們本着安全駕駛的理念，就會非常安全。
《開聊》：車主日常用車，兩位有什麼建議？
何嚮明：從電池的角度來說，有幾個建議：第一，新能源汽車避免暴曬，第二就是避免低溫充電，第三避免涉水。
其次，電池儘量不要用光後滿充。電池不滿的時候就用，沒用完就充，電池的壽命是會大幅度增加的，電池處在中間一個狀態，理論上說車開20年都沒問題。就像鋰電池在低軌衛星上使用：一個小時充一次電，有太陽的時候就充電：它在天上運行10多年，上萬次充電，不都能正常使用？
其實特斯拉也就這個策略。特斯拉的電池很多，壽命長是因爲它沒有充滿就開始用，沒有用完它就讓你充。他只是沒告訴大家，實際他的電池滿充滿放肯定也不行。
所以鋰電的好處就是你可以不要讓它充滿，用一點趕緊充，這對電池安全性、壽命都很有用。
張翔：對於我們普通的車主來說，平均每天開車的里程數非常少，我們只討論純電動汽車的話，比如說上海市車主每天的里程數，大概只有29公里。所以，我們儘量在自己家裡面充電樁充電，因爲這跟電池的匹配比較好，儘量不要到外面充。只要遵循這個原則的話。車的安全性應該是會電車的安全性充分得到保證，另外電池的壽命也會得到延長。
現在，由於行業發展的時間太短，市場上充電樁參差不齊，用別的品牌的充電樁會導致通訊協議不一致的問題。所以，我們每次外出要充分做好規劃，這樣，新能源車的充電焦慮症是可以避免的，這是我的觀點。