2018尚未過半，特斯拉已發(fā)生三起怵目驚心的碰撞起火事故，車輛在撞擊后陷入火海造成消防員搶救不易，共帶走四條人命。三起事故皆導(dǎo)因于電池包受到?jīng)_擊后結(jié)構(gòu)毀損而觸發(fā)「熱失控」現(xiàn)象，電池溫度急速飆升積累 ，在七千多節(jié)的18650電池間引起一連串起火爆炸的連鎖反應(yīng)，而標(biāo)竿品牌過于頻繁的起火事故也燃起了對新能源車技術(shù)與發(fā)展的檢討聲浪：無法達(dá)到本質(zhì)上安全的車輛，應(yīng)該販?zhǔn)劢o消費者嗎? 車企對于純電車的性能提升是否過于躁進(jìn)? 更甚者，新能源車普及真的必要嗎?

新能源車真為必需嗎?

這個問題很有趣。2016年三星Note 7 在全球發(fā)生的大規(guī)模爆炸事件，造成消費者恐慌和心理陰影，智能手機就不要做了嗎？時間再回推到2013年1月，2周內(nèi)連續(xù)2架波音787鋰電池火燒導(dǎo)致客艙冒煙有燒焦味，被FAA下令停飛，波音787就要卻步了嗎？ 答案顯而易見。  

再者，國際能源署(IEA)指出，2017年全球碳排量又提升了1.4% 創(chuàng)下歷史新高，為了挽救日益惡化的空氣品質(zhì)，任何能阻延緩候變遷的行動皆應(yīng)提速向前，而淘汰燃油車更是解決空污、減少碳排的必經(jīng)之路，停止或暫緩發(fā)展都只是因噎廢食，業(yè)界目光應(yīng)該聚焦于如何將「真正安全」的電源方案應(yīng)用于純電車。出處：”Thermal runaway mechanism of lithium ion battery for electric vehicles: A review”

在理解安全電池前，我們要先探討，電池包熱失控的情況是如何發(fā)生的

鋰離子電池芯熱失控的觸發(fā)點有 1.機構(gòu)面的破壞 2.電性面的破壞 3.熱累積  4.潛在的制造缺陷結(jié)果，由于鋰離子電池內(nèi)部有易燃的電解液，一旦上述情形發(fā)生，就會迅速累積熱能，當(dāng)溫度上升至隔離層熔點(melting point)攝氏110度時，隔離層便會開始融解造成全面短路并點燃電解液，導(dǎo)致溫度以每秒數(shù)百度的幅度極速升高，終致電池芯起火爆炸。

因此，從熱失控的過程可以看出，舍棄危險易燃的電解液是提升安全性的必經(jīng)之路，目前較接近現(xiàn)實且安全的技術(shù)路線主要有三：磷酸鋰鐵、氫燃料電池、固態(tài)鋰電池。

磷酸鐵鋰電池(LiFePO4 ) -安全，但能量密度低

LFP又稱鐵鋰電池，晶體由PO4 四面體和FeO6 八面體構(gòu)成，正極的氧與五價的磷離子以強共價鍵牢固結(jié)合，其橄欖石晶體結(jié)構(gòu)經(jīng)多次充放電后仍不易崩解，使正極在氧化反應(yīng)后，仍能維持結(jié)構(gòu)完整。此特性讓鐵鋰電池在高溫環(huán)境下仍可正常使用，循環(huán)壽命更是達(dá)到了兩千次，為普通鋰離子電池的四倍。

然而，鐵鋰電池在電池性能上卻有著長久無法突破的技術(shù)短板，例如電壓平臺3.2 V遠(yuǎn)低于鋰離子電池的3.7V；由于FeO6 八面體只是共頂點連結(jié)并沒有共邊的本質(zhì)結(jié)構(gòu)問題，無法形成連續(xù)性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而造成導(dǎo)電性較差、振實密度低與低溫性能差等問題，平均容量僅有三元系鋰鈷氧電池的65~70%，比能量約130-150Wh/kg，無望達(dá)成國標(biāo)(2020年達(dá)到300Wh/kg)，未來勢必會被取代，目前主要應(yīng)用于電動公交車這類對安全系數(shù)要求較高但續(xù)航里程要求稍低的高乘載商用車市場。

氫燃料電池-適合商用運輸

由于氫氣易燃易爆，不少人對氫燃料電池聞之色變，實際上氫燃料電池相較于石油，可說是更安全易管控的潔凈燃料 ，部分儲氫瓶采用防彈級碳纖維材料，即便高速撞擊亦不受損，且即使外泄，氫氣的高擴散速度造成其密度及爆炸能量低，若儲氫罐搭載于車頂，外泄的氫氣將向上逸散并燃燒，不易傷及乘客，相較于鋰離子電池，氫燃料電池能提供較高的安全保障。另外，燃料電池能于數(shù)分鐘內(nèi)完成加氣，種種特點讓氫燃料電池車成為成為了中國、日本及部分歐洲國家推廣的項目之一。

單從材料層面看待氫燃料電池的發(fā)展，目前美國杜邦Dupont-全氟磺酸結(jié)構(gòu)質(zhì)子交換膜約每平米400美金，平均每輛車約需20平米，整車光質(zhì)子交換膜成本就已高達(dá)5萬元人民幣，按此推算豐田Miral燃料電池汽車售價約30萬元，質(zhì)子交換膜成本幾乎占整車成本15%以上。

整體而言，氫燃料電池的發(fā)展茲事體大，從核心材料、輔助系統(tǒng)到制氫、運送、儲存、加氫等環(huán)節(jié)牽一發(fā)動全身，且運輸儲存及加氫站的基礎(chǔ)建設(shè)成本昂貴導(dǎo)致普及不易，目前一座日加氫量500Kg加氫站的建置成本約1,200~1,500萬元人民幣， 1公里的氫燃料運輸管道據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)約需花費1億元人民幣，如此高昂的建置成本成為全面商業(yè)化的瓶頸，因此，氫燃料車較適合定點定線的商用運輸，如公交車、物流運輸及鐵路等政府或集團(tuán)控管的運輸系統(tǒng)，須待基礎(chǔ)建設(shè)完備后再向民眾普及。

固態(tài)鋰電池-安全，能量密度超越鋰離子電池

固態(tài)電池已達(dá)到了本質(zhì)上的安全性，以固態(tài)電解質(zhì)取代低燃點的聚合物液態(tài)電解液。而固體電解質(zhì)可細(xì)分為有機及無機兩大類，有機固態(tài)聚合物電解質(zhì)在常溫及物理沖擊下的安全性相比傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池有較大提升，但280度以上高溫時仍有崩解燃燒的可能；無機物固體電解質(zhì)材料則完全不可燃，遇高溫或短路也不會熱失控，安全性完勝所有液態(tài)和固態(tài)鋰電池。

相較于其他創(chuàng)新動力電池技術(shù)，固態(tài)鋰電池具先行者優(yōu)勢，理論能量密度值高達(dá)350-400Wh/kg，市面上液態(tài)鋰電池最大僅達(dá)260Wh/kg，正在實驗室開發(fā)中的液態(tài)鋰電池也只到300-320Wh/kg。除電解質(zhì)外，其生產(chǎn)材料及電性與鋰離子電池相去不遠(yuǎn)，故電池模塊和電池包的設(shè)計以及充電樁建設(shè)可沿用目前已高度完備的鋰離子設(shè)計為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)換成本低，一旦實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，便可快速接手鋰離子電池的大片江山，成為下世代能源中的一批黑馬。

從應(yīng)用面看待固態(tài)電池的未來市場發(fā)展性，因為其『安全性』與未來『高能量密度』的研發(fā)趨勢作為立基點，無論在電動車、民生消費電子產(chǎn)品甚至到航太衛(wèi)星科技產(chǎn)業(yè)…等，皆能在各方領(lǐng)域被認(rèn)可采用，因此相對在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用面較為全面化而不再有所局限。

不過，由于固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)性問題與生產(chǎn)工藝尚未成熟，雖各方技術(shù)進(jìn)展時有所聞，實際量產(chǎn)并商品化的卻只有Batscap及輝能科技兩間固態(tài)電池廠，其他廠商從發(fā)展路譜來看最快也要2022年才能見到固態(tài)電池車上市，固態(tài)電池全面的爆發(fā)期業(yè)界預(yù)測預(yù)將于2030年到來。

不可否認(rèn)，近五年內(nèi)三元系鋰電仍會持續(xù)擔(dān)綱新能源主力，不論燃料電池或固態(tài)電池皆無法立即取代鋰離子電池成為乘用車市場主角，在過渡期間，市場應(yīng)以電池安全性為本，以良好設(shè)計的電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)與沖擊防護(hù)裝置等技術(shù)的集成作為支撐，而非盲目追求電芯的能量密度及快充快放能力。此外，電動車輛分標(biāo)委組織于今年1月25日發(fā)布了安全性國標(biāo)

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