清華大學馮旭寧：現在還沒有能夠達到車輛使用的“全固態電池”

面試前一天，我問“需要我提供面試提綱嗎？”馮的助手笑著說，“馮博士說你不需要提綱。你可以問所有你感興趣的問題。”馮，清華大學助理研究員，清華大學電池安全實驗室主任，中國科協青年人才推進項目入選人才。長期從事新能源汽車動力電池系統“熱安全特性、建模與管理”的應用基礎研究。在大容量鋰離子動力電池系統熱失控特性測試、機理分析、建模和防控技術等方面，實現了動力電池熱失控特性從不可測到可測、從可測到定量可測、從定量可測到定量可預測的技術進步。第二天，清華大學汽車工程系辦公樓三樓，我趕到的時候，馮還在開會。20分鐘后，我見到了他。和我想象中的“導演”不一樣，馮很年輕，說話簡單，邏輯性強。

圖為:馮會議室的另一張桌子上，人們正在討論。他隨便找了個座位說，直接開始吧。我一臉的不情愿，說明我需要一個安靜的環境來錄音。他把我帶到一間略顯狹小的辦公室，尷尬地笑了笑:“我們辦公室氣氛緊張，師生混雜。”在這間安靜的辦公室里，正如助理所說，馮回答了我感興趣的所有問題，包括“電動車自燃是怎么發生的？電池技術突破到什么程度了？用戶如何滅火？要逃多久？”馮表示，從熱失控的某些方面來說，磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池“更好”；固態電池更安全，但“固態”前必須加“所有”二字。現在這種電池還沒有量產也沒有車企在應用，但是大家還是很期待的。他還表示，特斯拉的一些自燃事故可能是由于快速充電過度造成的。現在有解決這個問題的技術，但如果需要更快的充電速度，解決方案的成本仍然很高。以下為對話實錄:(不改變嘉賓原意，第一電氣公司做了刪改)事故情況復雜，原因難找，多方責任。第一電氣公司:為什么電動車的安全性這么大，至今很少有權威機構來談？電動車自燃是怎么引起的？馮:首先，從企業的角度來說，他們需要維護自己的產品形象和利益。其次，是責任的界定。事故的發生有時是因為電池，有時是因為整車，也許是因為包廠。定義明確后，如果一方要承擔責任，可能要召回，損失一大筆錢。這方面大家都比較謹慎。最后，從調查來看，電池自燃的原因比較復雜，很多因果關系并不充分也不必要。很多原因都是建立在“推測”的基礎上，未必是真正的原因。而且我們去做事故調查的時候，燃燒后的現場是比較慘烈的，尤其是三元電池，燃燒后基本上只是灰燼，能查出來的信息非常少，做后續的事故調查非常困難。

但從研究的角度，我們還是希望把這個問題搞清楚，防止它再次發生。具體來說，在操作上，我們會對所有可能的原因做反復實驗，然后推斷出最有可能的事故原因。如果非常接近事故和實驗的實際情況，我們會和企業溝通。如果和企業溝通事故調查結果，肯定會簽保密協議，所以不能公布哪輛車出了事故，原因是什么。不過，我們還是會知道一些關于事故車輛的信息。目前與國內大部分汽車廠商和電池廠建立了合作關系，合作的重點是電池安全。歐陽老師(高)建立了電池安全實驗室，專注于電池安全研究。就熱失控而言，磷酸亞鐵鋰比三元的“好”:現在，詳細說說電池自燃的原因有哪些？馮:雖然有各種形式的事故，從故障模式，他們可以歸結為機械濫用，電氣濫用或熱濫用。然而，最近的研究發現，電化學濫用是電池在機制層面失效的原因。這些弊端使得電池的實際負載超過其正常工作范圍，引發一系列化學副反應，最終導致電池的熱失控。

前三種弊端現已寫入法律和檢測標準，并在產品出廠前得到有效遏制。但機電熱濫用的深層次問題是電化學濫用，尤其是新材料體系電池在使用過程中，電化學濫用的問題始終存在，相應的機電熱濫用形式也會發生變化。有時在標準和法規中沒有辦法預見到這一點。最新的問題，如超快充電導致負極鋰析出，在標準規定中并沒有限制，但其問題已經出現在電化學濫用的層面。第一電氣:你提到三元電池和高鎳電池更容易熱失控。之前看到過一些分析，說磷酸鐵鋰電池的熱失控臨界溫度會比較高，可能200-400度，三元鋰電池大概120度。這是否意味著三元鋰電池更容易熱失控？更不安全？馮:我們有……之前有一些統計，把電池熱失控的溫度分為三類。T1是電池自熱的初始溫度，T2是發生熱失控時的溫度，是一個不可逆的溫度。超過這個T2，電池將釋放所有能量并達到最高溫度T3。對于正極材料體系相同的電池，由于電池設計水平不同，T1、T2和T3可能會有很大差異。你說的三元電池的臨界溫度是120℃，可能是一些不良樣品的測試結果，判斷三元電池的安全性是不公平的。

我們來看看這三個特征溫度的統計結果。目前電池一般采用石墨或碳負極，其T1一般也差不多。反映熱失控觸發溫度的T2沒有規律性，而反映熱失控最高溫度的T3與材料系統有關，相對有規律。T1主要是石墨陰極開始失效的溫度。主要和負極有關，所以只要使用相同的負極材料，相似的電解液，它們的T1應該是比較接近的。我們有一個T1的統計結果，主要集中在100-110℃的位置。只要是石墨或者碳負極的電池，這個結果都差不多。但T1會有好有壞，電池石墨負極表面的SEI膜可以通過電解液的添加而增厚。SEI膜越厚，其熱穩定性越高，所以T1可能會高一點，也就是說從T1的角度來看，這款電池更穩定。我們已經測試了來自不同制造商的具有相似材料系統的電池的許多樣品。比如磷酸鐵鋰電池，它的不同樣品有的T2較高，有的T2較低。目前一些研究機構只測試了兩種，比如磷酸亞鐵鋰一種，三元一種，公布的數據都是片面的。但有一點可以肯定，熱失控的最高溫度T3是有規律的。T3等于整個物質系統釋放能量的過程。簡單地說，正極具有較高的氧化化學勢，負極具有較低的還原化學勢。兩者之差表現為電池的電壓，在提高電池比能量的過程中也放大了化學勢差。熱失控的過程是怎樣的？目前我們認為熱失控是整個電化學體系崩潰后，整個電化學勢的能量向兩個方向釋放的過程。在這個過程中，磷酸亞鐵鋰的化學勢差低，三元材料的化學勢差高。三元材料瞬間釋放的熱逃逸能量肯定比磷酸亞鐵鋰釋放的多。所以從T3的角度來看，T3和比能的相關性比較強。第一電氣:所以從T3的角度來說，磷酸亞鐵鋰比三元“好”。馮:對，磷酸亞鐵鋰一般在500度左右，不再高于這個數；隨著鎳含量的增加，三元811電池的溫度一直在升高，三元811電池的T3可能達到1200度以上。固態電池前面要加“All”。目前技術不成熟，沒有車企應用第一電動:那固態電池呢？安全嗎？馮:我們期待的固態電池，沒有有機電解液，不會燃燒，是這樣的。必須在名字前面加上“全”字，即“全固”才有效。沒有“全”字的固態電池，可能還含有會燃燒的有機電解液。

用戶最關心的是電池的燃燒問題。如前所述，鋰電池有熱失控的風險，但熱失控與起火的關系并無必然。發生火災是因為里面的電解質是有機物，這些碳酸鹽，小分子的揮發性有機溶劑，容易燃燒。在現有的鋰離子電池熱失控的過程中，這些碳酸酯類有機溶劑會被噴出來，然后它會在電池外部燃燒。液體電解質容易揮發和燃燒，所以如果變成固體電解質，就比較穩定，不會燃燒。我們寄予厚望的固態電池在本質安全方面具有這種吸引人的特性。最早提出固態電池的概念，就是我想把所有的液態電解質都變成固態，叫做固態電池。但是，如果在液體中加入一些固體電解質，或者在固體電解質中加入一些液體，這種電池叫什么？有人稱之為半固體電池或半液體電池，但半固體和半液體是一回事。目前都叫“固體電池”，不帶“全”字。從發表論文的角度來看，現在學術界要求必須是全固態電池，也就是真正意義上去除了所有有機電解質的電池。所以，嚴格來說，如果在有機電解質中加入一些固體電解質，或者在固體電解質中加入有機電解質，就有可能標榜這種電池是固體電池。因此，目前固態電池的安全性取決于液體電解質的比例。如果液體的比例還是占90%，顯然失控燃燒的問題沒有很好的解決。第一電動:也就是說全固態電池真的能有效提高安全性嗎？馮:現在就是這樣，因為固態電池還沒有量產的電池，我們的測試數據非常有限。但有一個問題是固體電解質的涂層可能含有硫和氮，在高溫下會釋放出氮氧化物、二氧化硫、硫化氫等一些高爆氣體，其安全性問題也就變成了一個新的問題。但是現在，從安全性的角度來看，為什么人們仍然認為它更好？因為它確實代替了有機電解液，你點了它就點不著，但是點了之后它釋放的氣體會燃燒爆炸嗎？這是目前研究領域尚不明確的東西。

第一電動:有消息稱蔚來汽車的固態電池將進入量產。以你目前對汽車行業的了解，現在新能源汽車公司有可能使用“全固態電池”嗎？馮:目前全固態電池在新能源汽車上的應用明顯不成熟。而中國和日本在全固態電池的研發上都處于世界前列，也是最有希望量產的“全固態電池”。至于大規模生產的固態電池，它的概念剛剛明確，顯然是有可能的。我們還是要客觀看待新事物，辯證認識科技發展進程。從鋰離子電池的發展歷程來看，上世紀90年代之前，我們連鋰離子電池都沒有。也許固態電池很快就能在工程生產上有所突破，我們期待這一天早日到來。目前還沒有可以在車輛上使用的“全固態電池”。上面說我是固態電池。這是什么意思？通常，一些固體成分被添加到液體電解質中，…它的電池特性非常接近于液體電池。實際上也能提高電池的安全性，但不能有效提高其比能量。因為在比能的原始質量中，加入固體成分后，比能并不一定增加。第一動力:固態電池成本高嗎？預計會降下來嗎？馮:在大規模生產和使用之前，固態電池的成本肯定是比較高的。現在它的成本高是正常的，但我們認為它仍然可以降低。因為從電池生產的發展歷史來看，如果能滿足所有性能要求，降低成本指日可待。但其性能、制造等方面仍存在諸多問題。主要問題是全固態電解質相當于干的，我們的極片也是干的。因此，多孔電極的中間是空的，鋰離子沒有辦法通過這些間隙。所以從離子輸運的角度來說，就像兩塊硬板碰在一起，中間肯定有空隙，仍然需要液態填充。但如果加入液體填充接觸不良的空隙，比能量和性能會接近原來的傳統電池。總之，全固態電池還是一個非常難的研究方向。面試前一天，我問“需要我提供面試提綱嗎？”馮的助手笑著說，“馮博士說你不需要提綱。你可以問所有你感興趣的問題。”馮，清華大學助理研究員，清華大學電池安全實驗室主任，中國科協青年人才推進項目入選人才。長期從事新能源汽車動力電池系統“熱安全特性、建模與管理”的應用基礎研究。在大容量鋰離子動力電池系統熱失控特性測試、機理分析、建模和防控技術等方面，實現了動力電池熱失控特性從不可測到可測、從可測到定量可測、從定量可測到定量可預測的技術進步。第二天，清華大學汽車工程系辦公樓三樓，我趕到的時候，馮還在開會。20分鐘后，我見到了他。和我想象中的“導演”不一樣，馮很年輕，說話簡單，邏輯性強。

圖為:馮會議室的另一張桌子上，人們正在討論。他隨便找了個座位說，直接開始吧。我一臉的不情愿，說明我需要一個安靜的環境來錄音。他把我帶到一間略顯狹小的辦公室，尷尬地笑了笑:“我們辦公室氣氛緊張，師生混雜。”在這間安靜的辦公室里，正如助理所說，馮回答了我感興趣的所有問題，包括“電動車自燃是怎么發生的？電池技術突破到什么程度了？用戶如何滅火？要逃多久？”馮表示，從熱失控的某些方面來說，磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池“更好”；固態電池更安全，但“固態”前必須加“所有”二字。現在這種電池還沒有量產也沒有車企在應用，但是大家還是很期待的。他還表示，特斯拉的一些自燃事故可能是由于快速充電過度造成的。現在有解決這個問題的技術，但如果需要更快的充電速度，解決方案的成本仍然很高。以下為對話實錄:(不改變嘉賓原意，第一電氣公司做了刪改)事故情況復雜，原因難找，多方責任。第一電氣公司:為什么電動車的安全性這么大，至今很少有權威機構來談？電動車自燃是怎么引起的？馮:首先，從企業的角度來說，他們需要維護自己的產品形象和利益。其次，是責任的界定。事故的發生有時是因為電池，有時是因為整車，也許是因為包廠。定義明確后，如果一方要承擔責任，可能要召回，損失一大筆錢。這方面大家都比較謹慎。最后，從調查來看，電池自燃的原因比較復雜，很多因果關系并不充分也不必要。很多原因都是建立在“推測”的基礎上，未必是真正的原因。而且我們去做事故調查的時候，燃燒后的現場是比較慘烈的，尤其是三元電池，燃燒后基本上只是灰燼，能查出來的信息非常少，做后續的事故調查非常困難。

但從研究的角度，我們還是希望把這個問題搞清楚，防止它再次發生。具體來說，在操作上，我們會對所有可能的原因做反復實驗，然后推斷出最有可能的事故原因。如果非常接近事故和實驗的實際情況，我們會和企業溝通。如果和企業溝通事故調查結果，肯定會簽保密協議，所以不能公布哪輛車出了事故，原因是什么。不過，我們還是會知道一些關于事故車輛的信息。目前與國內大部分汽車廠商和電池廠建立了合作關系，合作的重點是電池安全。歐陽老師(高)建立了電池安全實驗室，專注于電池安全研究。就熱失控而言，磷酸亞鐵鋰比三元的“好”:現在，詳細說說電池自燃的原因有哪些？馮:雖然有各種形式的事故，從故障模式，他們可以歸結為機械濫用，電氣濫用或熱濫用。然而，最近的研究發現，電化學濫用是電池在機制層面失效的原因。這些弊端使得電池的實際負載超過其正常工作范圍，引發一系列化學副反應，最終導致電池的熱失控。

前三種弊端現已寫入法律和檢測標準，并在產品出廠前得到有效遏制。但機電熱濫用的深層次問題是電化學濫用，尤其是新材料體系電池在使用過程中，電化學濫用的問題始終存在，相應的機電熱濫用形式也會發生變化。有時在標準和法規中沒有辦法預見到這一點。最新的問題，如超快充電導致負極鋰析出，在標準規定中并沒有限制，但其問題已經出現在電化學濫用的層面。第一電氣:你提到三元電池和高鎳電池更容易熱失控。之前看到過一些分析，說磷酸鐵鋰電池的熱失控臨界溫度會比較高，可能200-400度，三元鋰電池大概120度。這是否意味著三元鋰電池更容易熱失控？更不安全？馮:我們有……之前有一些統計，把電池熱失控的溫度分為三類。T1是電池自熱的初始溫度，T2是發生熱失控時的溫度，是一個不可逆的溫度。超過這個T2，電池將釋放所有能量并達到最高溫度T3。對于正極材料體系相同的電池，由于電池設計水平不同，T1、T2和T3可能會有很大差異。你說的三元電池的臨界溫度是120℃，可能是一些不良樣品的測試結果，判斷三元電池的安全性是不公平的。

我們來看看這三個特征溫度的統計結果。目前電池一般采用石墨或碳負極，其T1一般也差不多。反映熱失控觸發溫度的T2沒有規律性，而反映熱失控最高溫度的T3與材料系統有關，相對有規律。T1主要是石墨陰極開始失效的溫度。主要和負極有關，所以只要使用相同的負極材料，相似的電解液，它們的T1應該是比較接近的。我們有一個T1的統計結果，主要集中在100-110℃的位置。只要是石墨或者碳負極的電池，這個結果都差不多。但T1會有好有壞，電池石墨負極表面的SEI膜可以通過電解液的添加而增厚。SEI膜越厚，其熱穩定性越高，所以T1可能會高一點，也就是說從T1的角度來看，這款電池更穩定。我們已經測試了來自不同制造商的具有相似材料系統的電池的許多樣品。比如磷酸鐵鋰電池，它的不同樣品有的T2較高，有的T2較低。目前一些研究機構只測試了兩種，比如磷酸亞鐵鋰一種，三元一種，公布的數據都是片面的。但有一點可以肯定，熱失控的最高溫度T3是有規律的。T3等于整個物質系統釋放能量的過程。簡單地說，正極具有較高的氧化化學勢，負極具有較低的還原化學勢。兩者之差表現為電池的電壓，在提高電池比能量的過程中也放大了化學勢差。熱失控的過程是怎樣的？目前我們認為熱失控是整個電化學體系崩潰后，整個電化學勢的能量向兩個方向釋放的過程。在這個過程中，磷酸亞鐵鋰的化學勢差低，三元材料的化學勢差高。三元材料瞬間釋放的熱逃逸能量肯定比磷酸亞鐵鋰釋放的多。所以從T3的角度來看，T3和比能的相關性比較強。第一電氣:所以從T3的角度來說，磷酸亞鐵鋰比三元“好”。馮:對，磷酸亞鐵鋰一般在500度左右，不再高于這個數；隨著鎳含量的增加，三元811電池的溫度一直在升高，三元811電池的T3可能達到1200度以上。固態電池前面要加“All”。目前技術不成熟，沒有車企應用第一電動:那固態電池呢？安全嗎？馮:我們期待的固態電池，沒有有機電解液，不會燃燒，是這樣的。必須在名字前面加上“全”字，即“全固”才有效。沒有“全”字的固態電池，可能還含有會燃燒的有機電解液。

用戶最關心的是電池的燃燒問題。如前所述，鋰電池有熱失控的風險，但熱失控與起火的關系并無必然。發生火災是因為里面的電解質是有機物，這些碳酸鹽，小分子的揮發性有機溶劑，容易燃燒。在現有的鋰離子電池熱失控的過程中，這些碳酸酯類有機溶劑會被噴出來，然后它會在電池外部燃燒。液體電解質容易揮發和燃燒，所以如果變成固體電解質，就比較穩定，不會燃燒。我們寄予厚望的固態電池在本質安全方面具有這種吸引人的特性。最早提出固態電池的概念，就是我想把所有的液態電解質都變成固態，叫做固態電池。但是，如果在液體中加入一些固體電解質，或者在固體電解質中加入一些液體，這種電池叫什么？有人稱之為半固體電池或半液體電池，但半固體和半液體是一回事。目前都叫“固體電池”，不帶“全”字。從發表論文的角度來看，現在學術界要求必須是全固態電池，也就是真正意義上去除了所有有機電解質的電池。所以，嚴格來說，如果在有機電解質中加入一些固體電解質，或者在固體電解質中加入有機電解質，就有可能標榜這種電池是固體電池。因此，目前固態電池的安全性取決于液體電解質的比例。如果液體的比例還是占90%，顯然失控燃燒的問題沒有很好的解決。第一電動:也就是說全固態電池真的能有效提高安全性嗎？馮:現在就是這樣，因為固態電池還沒有量產的電池，我們的測試數據非常有限。但有一個問題是固體電解質的涂層可能含有硫和氮，在高溫下會釋放出氮氧化物、二氧化硫、硫化氫等一些高爆氣體，其安全性問題也就變成了一個新的問題。但是現在，從安全性的角度來看，為什么人們仍然認為它更好？因為它確實代替了有機電解液，你點了它就點不著，但是點了之后它釋放的氣體會燃燒爆炸嗎？這是目前研究領域尚不明確的東西。

第一電動:有消息稱蔚來汽車的固態電池將進入量產。以你目前對汽車行業的了解，現在新能源汽車公司有可能使用“全固態電池”嗎？馮:目前全固態電池在新能源汽車上的應用明顯不成熟。而中國和日本在全固態電池的研發上都處于世界前列，也是最有希望量產的“全固態電池”。至于大規模生產的固態電池，它的概念剛剛明確，顯然是有可能的。我們還是要客觀看待新事物，辯證認識科技發展進程。從鋰離子電池的發展歷程來看，上世紀90年代之前，我們連鋰離子電池都沒有。也許固態電池很快就能在工程生產上有所突破，我們期待這一天早日到來。目前還沒有可以在車輛上使用的“全固態電池”。上面說我是固態電池。這是什么意思？通常，一些固體成分被添加到液體電解質中，…它的電池特性非常接近于液體電池。實際上也能提高電池的安全性，但不能有效提高其比能量。因為在比能的原始質量中，加入固體成分后，比能并不一定增加。第一動力:固態電池成本高嗎？預計會降下來嗎？馮:在大規模生產和使用之前，固態電池的成本肯定是比較高的。現在它的成本高是正常的，但我們認為它仍然可以降低。因為從電池生產的發展歷史來看，如果能滿足所有性能要求，降低成本指日可待。但其性能、制造等方面仍存在諸多問題。主要問題是全固態電解質相當于干的，我們的極片也是干的。因此，多孔電極的中間是空的，鋰離子沒有辦法通過這些間隙。所以從離子輸運的角度來說，就像兩塊硬板碰在一起，中間肯定有空隙，仍然需要液態填充。但如果加入液體填充接觸不良的空隙，比能量和性能會接近原來的傳統電池。總之，全固態電池還是一個非常難的研究方向。第一電氣:所以對于固態電池的應用，目前最重要的問題不是成本，而是技術不成熟。馮:是的，技術還不夠成熟，大家都在努力研究和解決問題。為什么2016年固態電池突然火了？從電池導電率的角度來說，我們希望導電率特別高，因為鋰離子會被快速輸送，快速充放電能力會更好。以前如果你拿一杯電解液和一個硬固體去測它們的導電率，液體電解液的導電率明顯比固體電解液好，所以很長一段時間沒有人關注固體電池。東京工業大學有個叫菅野的教授，三十多年來一直在尋找一種高導電性的固體電解質。2016年，他終于找到了比液體電解質導電性更強的固體電解質。這是材料和電池領域的重大突破。因為菅野的突破，大家有了更大的熱情去解決新的問題，這也是固態電池繁榮的主要原因。現在擺在我們面前的是固體電解質和固體電極如何接觸好，鋰離子如何導入。特斯拉事故可能與快充有關，技術突破代價昂貴。第一電氣:從用戶的角度來看，上述濫用的具體表現是哪些操作？馮:機械濫用是電池在碰撞過程中受到擠壓而產生的短路現象。還有就是穿刺，比如底盤被支撐或者割傷，電池會變形或者移位。在用電濫用方面，比如說充電和快充。特斯拉的事故可能與快充有關。如果用戶每天以超快的速度給陽極充電，老化后接受鋰的能力不如當初設計時。充鋰過多后會在陽極表面析出，析出的鋰會直接與電解液發生反應。此外，當并聯電池數量過多時，部分并聯電池在超快充電過程中充電電流可能會超標，這種可能的原因還在進一步確認中。

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表面上看都是使用過程中一些操作不當導致的濫用，底層是電化學濫用。從用戶的角度來說，沒有必要特別擔心，因為目前我們現有的國家標準、行業標準、企業標準都是從機械濫用、電氣濫用、熱濫用三個方面來規定產品的測試和評價。在實際車輛出廠之前，電池已經通過了安全測試。經過測試，如果在使用中遇到類似問題，不會出現熱失控現象。法規和標準一直在盡職盡責地保護著大家，中國關于電動車的法規和標準一直走在世界前列，所以用戶不用擔心電池……國內新能源汽車熱失控。第一電動力:未來會不會有脫離電虐的快充技術，既能快速充電，又能讓活性鋰不沉淀？馮:其實這個技術已經有了。CATL擁有這項技術已經很久了。技術原理是什么？鋰應該嵌入石墨中。當你跑過去的時候，它會得到電子，所以必須有足夠多的電子跑過去，與帶電荷的鋰結合，以改善這一過程。所以需要加強電子的導電性，加速鋰離子的擴散，所以需要增加這個負極表面的導電程度。然而，這樣做意味著成本的增加。傳統上我們做的鋰電池負極可以用類似從山上開采的天然石墨，可以直接使用。現在如果我們想提高它的導電性，我們必須對天然石墨進行再加工。怎么處理？石墨表面要做成球體，使其表面積最大化，然后在球體上鍍一層快離子的涂層。在制作這種涂層的過程中，要從微觀的角度對石墨進行加工，然后再涂上高端涂層，比如石墨烯這種非常昂貴的導電材料，會導致成本增加。第一電氣:成本能漲多少？馮:目前還沒有聽說誰在用量產車，所以不知道成本。因為現在一個電池，一般不到一美元一瓦時。如果應用這種技術，光陰極就要一塊錢一瓦時甚至更多，這個時候不值得。當然，我們也希望這項技術能夠盡快量產。目前我們采用在負極觀察鋰析出的技術，保證充電時負極過電位不低于鋰析出電位，可以保證電池在極端充電條件下不會出現壽命和安全問題。從根本上解決問題，自熄技術已經應用到了第一電動:你剛才說用戶不用太擔心熱失控，車輛已經測試過了，但現實中還是有事故發生。馮:比如iPhone6和iPhone7，都是很成熟的產品，但是放在家里還是會火。事故是一個概率事件。在制造方面，符合標準法規，量產肯定是有一定概率的殘次品，不可避免可能流向市場。

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但是，關鍵是我們能不能接受次品的比例。電動車是一個新生事物。人們可能會認為這應該是一件完美的事情，不應該出錯。比如我以前開燃油車，突然買了電動車。我絕對希望它能帶來更好的駕駛體驗。雖然帶來了很多新的體驗，但是人們對新事物的容忍度還是比較低。從事故概率來看，電動車的事故概率其實比傳統燃油車低很多。然而，我們現在正在大量生產。這個概率會增加嗎？應該是可以提高的，我們也一直在關注能不能繼續低于燃油車。第一電動:雖然電動車的起火概率低于燃油車，但用戶可能更關心的是，兩者的區別在于燃油車不會自燃，而電動車會自燃。馮:要解決問題，必須找到根源。我們一直在深入研究自燃的原因，以后會在標準法規中完善。第一電氣:沒有辦法從根源上滅火？馮:除非內部的化學反應被抑制，否則外部的滅火和化學反應將繼續使電池的溫度上升到更高的溫度，這可能會導致下一次火災。準備滅火兩次，逃生5分鐘。第一電動:關于電動車著火后的滅火和逃生有什么建議嗎？馮:滅火的情況比較復雜。我們最近搞清楚了一些滅火需要掌握的機制。有兩種途徑會導致電池燒毀。那個……rst一個是電池內部的反應路徑，即化學反應和內部短路。另一條路徑是外部路徑，有機電解液噴發到電池外部導致起火。你滅火的時候只是把外面的火撲滅了，內部的故障路徑還在發展。所以，你把外面的火滅了之后，它以后可能還會再來。也就是說，每個電池都會有多次起火的可能。但是當我們滅火的時候，只要有火，我們就要去滅火，我們可能會感到迷茫和困難。第一電氣:如何從內部抑制化學反應？馮:我們希望內部的化學反應不要太劇烈，所以要有一個自我抑制的機制。能做的就是在電池中設置一些自我抑制機制，現在也有一些比較好的方法在使用。比如有一些旁通閥之類的。如果有大電流過流，電路會被旁路，防止大電流繼續放電發熱。這是一個比較成熟的方法。在滅火的過程中，這個閥門應該發揮作用或者能夠發揮一定的作用。等大家都搞清楚這個事情之后，我們可能會有針對性的滅火。開始著火了。沒關系。我需要知道你著火了多少次，現在反應到什么程度了。然后決定現在應該把火撲滅到什么程度，合理調配滅火劑，冷靜應對反復噴火現象。

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第一電氣:也就是說從開始到結束會噴多少次火？馮:是的，通過調研，現在我們有了一個基本的數字。理論上一個電池最多有四次，一般會發生一兩次。關鍵是在滅火過程中，一是降溫，抑制內部路徑的不斷發展，二是不要一下子把滅火器全部打掉。所以，對于一塊電池，你得準備兩次滅火機制，保證干凈。但是，在系統中比較麻煩。當一個電池失控時，會影響相鄰的電池。相鄰電池熱失控蔓延后，會出現兩次火災。因此，在系統的整個過程中，還必須配合消防有效抑制電池之間熱量的失控擴散。第一季度發生火災后，現在我們知道一般是兩次。這兩次熄滅后，你才發現為什么又起火了，因為相鄰的電池發現了新的熱失控過程。每一次熱失控過程對應兩次火災。為了滅火，你得處理電池新的熱失控過程引起的火災。因此，熱量的無控制傳播，也稱為熱量的無控制傳播，必須在過程本身得到有效抑制。電池廠主要要做的是抑制單體的失控反應，包廠和汽車廠主要要做的是抑制熱量的失控擴散。第一個電機:單體電池自抑制技術已經開發出來。電池之間有沒有抑制技術？馮:這項技術的原理主要是隔熱和散熱之間的平衡，類似于筑壩或者攔洪。一旦發生這種情況，能量釋放時會有很高的熱梯度。如何防止這種熱梯度向周邊擴散，類似于高壩，但要有導流通道。因此，這是一個非常全面的過程。我們現在面臨的主要問題是，做這種散熱實驗的成本非常大，每次都要炸掉一個電池組，但還是需要大量的實驗來設計。這樣我該怎么辦？我們現在發展的是通過基于模型的方法和計算機模擬來分析熱擴散能流，通過模型模擬尋找可能的可行方案，并針對有針對性的可行方案進行約束性設計。

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第一電氣:這項技術目前應用了嗎？馮:這項技術目前已經在汽車上得到應用。今年的車基本上都有擴散抑制技術，我們不用很擔心。現在關鍵是擴散的時間。第一部分著火了，然后……第二區著火了。第一個滅火器噴完了，第二個火之前，人跑了嗎？第一電:從第一次到第二次大概是什么時間？馮:現在我們要求的是時間，不是第一次到第二次。我們要求的是，電池組出事后，最后會有明火，對人造成傷害。這個過程，目前國家標準是5分鐘。五分鐘怎么算？我們做實驗，各種車，包括公交車，轎車，突然跟他說車有問題，你要下車逃生的時間，包括高速停車。整個過程中，5分鐘是為了保證所有人都能逃出去。預警報警系統正在應用中，用戶要注意第一電:但是電池組出問題的時候，很多用戶并不知道，看到明火才知道。馮:另外一個就是預警的過程。現在強制要求每輛車都要有預警功能。預警和報警，預警就是早點發現這個電池的異常狀態，然后提前告知。我們現在正在和很多科學家一起研究算法，我們要求的大概檢測率是95%以上的預警。第一電動:預警系統，今年的車上有嗎？馮:目前在國家標準的要求下，預警的功能是每個家庭都有的。去年這個技術也是在大家都很關注的情況下快速提升的。預警和捕捉線索的能力會越來越強大。在預面，它有一個矛盾。可能預警的算法很好很靈敏，但是可能會誤報。有些不是過錯，但有過錯嫌疑的可以報警。頻繁的“狼來了”可能會對用戶的駕駛體驗產生影響，但要平衡好虛警和快速預警的關系。除了預警，這樣的系統級事故發生后，肯定會報警。現在有時候用戶對預警并不警覺，往往選擇忽略。但是報警事件確實是意外，需要第一時間上報熱失控故障。現在所有型號都有這個功能。只是有些經濟學家的算法不錯，反應比較快，有些稍微慢一點，但是失控之后肯定會有報警信號。

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第一電動:從第一塊電池到最后一個電池組需要多長時間？馮:這要看抑制熱量失控擴散的效果。比如在模塊層面被壓制，就沒有后續，很快就結束了。但是，如果整個都燒了，我們其實是做實驗，看有沒有可能燒一晚上。因為它有幾百塊電池，假設按照國標目前的要求，每兩塊電池之間的間隔是5分鐘，總計超過500分鐘，500分鐘就是8個小時。一般來說，實驗8個小時，溫度降不下來，電池還是失控著火。第一電氣:如果從第三方的角度來看，汽車著火，地下車庫其他車一夜之間被燒，責任應該由誰來承擔？馮:這相當于前面有許多化學反應或誘發條件的事實。誰對誘發條件負責，誰就應該承擔這個責任。第一電氣:所以對于固態電池的應用，目前最重要的問題不是成本，而是技術不成熟。馮:是的，技術還不夠成熟，大家都在努力研究和解決問題。為什么2016年固態電池突然火了？從電池導電率的角度來說，我們希望導電率特別高，因為鋰離子會被快速輸送，快速充放電能力會更好。以前如果你拿一杯電解液和一個硬固體去測它們的導電率，液體電解液的導電率明顯比固體電解液好，所以很長一段時間沒有人關注固體電池。東京工業大學有一位名叫菅野的教授，他一直在尋找一種具有高導電性的固體電解質…三十年了。2016年，他終于找到了比液體電解質導電性更強的固體電解質。這是材料和電池領域的重大突破。因為菅野的突破，大家有了更大的熱情去解決新的問題，這也是固態電池繁榮的主要原因。現在擺在我們面前的是固體電解質和固體電極如何接觸好，鋰離子如何導入。特斯拉事故可能與快充有關，技術突破代價昂貴。第一電氣:從用戶的角度來看，上述濫用的具體表現是哪些操作？馮:機械濫用是電池在碰撞過程中受到擠壓而產生的短路現象。還有就是穿刺，比如底盤被支撐或者割傷，電池會變形或者移位。在用電濫用方面，比如說充電和快充。特斯拉的事故可能與快充有關。如果用戶每天以超快的速度給陽極充電，老化后接受鋰的能力不如當初設計時。充鋰過多后會在陽極表面析出，析出的鋰會直接與電解液發生反應。此外，當并聯電池數量過多時，部分并聯電池在超快充電過程中充電電流可能會超標，這種可能的原因還在進一步確認中。

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表面上看都是使用過程中一些操作不當導致的濫用，底層是電化學濫用。從用戶的角度來說，沒有必要特別擔心，因為目前我們現有的國家標準、行業標準、企業標準都是從機械濫用、電氣濫用、熱濫用三個方面來規定產品的測試和評價。在實際車輛出廠之前，電池已經通過了安全測試。經過測試，如果在使用中遇到類似問題，不會出現熱失控現象。法規和標準一直在盡職盡責地保護著大家，中國關于電動汽車的法規和標準一直走在世界前列，用戶不用擔心國產新能源汽車的電池熱失控。第一電動力:未來會不會有脫離電虐的快充技術，既能快速充電，又能讓活性鋰不沉淀？馮:其實這個技術已經有了。CATL擁有這項技術已經很久了。技術原理是什么？鋰應該嵌入石墨中。當你跑過去的時候，它會得到電子，所以必須有足夠多的電子跑過去，與帶電荷的鋰結合，以改善這一過程。所以需要加強電子的導電性，加速鋰離子的擴散，所以需要增加這個負極表面的導電程度。然而，這樣做意味著成本的增加。傳統上我們做的鋰電池負極可以用類似從山上開采的天然石墨，可以直接使用。現在如果我們想提高它的導電性，我們必須對天然石墨進行再加工。怎么處理？石墨表面要做成球體，使其表面積最大化，然后在球體上鍍一層快離子的涂層。在制作這種涂層的過程中，要從微觀的角度對石墨進行加工，然后再涂上高端涂層，比如石墨烯這種非常昂貴的導電材料，會導致成本增加。第一電氣:成本能漲多少？馮:目前還沒有聽說誰在用量產車，所以不知道成本。因為現在一個電池，一般不到一美元一瓦時。如果應用這種技術，光陰極就要一塊錢一瓦時甚至更多，這個時候不值得。當然，我們也希望這項技術能夠盡快量產。目前我們采用在負極觀察鋰析出的技術，保證充電時負極過電位不低于鋰析出電位，可以保證電池在極端充電條件下不會出現壽命和安全問題。從根本上解決問題，自我抑制技術已經應用到第一電氣:你剛才說用戶d……t不用太擔心熱失控，車輛已經測試過了，但現實中還是有意外發生。馮:比如iPhone6和iPhone7，都是很成熟的產品，但是放在家里還是會火。事故是一個概率事件。在制造方面，符合標準法規，量產肯定是有一定概率的殘次品，不可避免可能流向市場。

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但是，關鍵是我們能不能接受次品的比例。電動車是一個新生事物。人們可能會認為這應該是一件完美的事情，不應該出錯。比如我以前開燃油車，突然買了電動車。我絕對希望它能帶來更好的駕駛體驗。雖然帶來了很多新的體驗，但是人們對新事物的容忍度還是比較低。從事故概率來看，電動車的事故概率其實比傳統燃油車低很多。然而，我們現在正在大量生產。這個概率會增加嗎？應該是可以提高的，我們也一直在關注能不能繼續低于燃油車。第一電動:雖然電動車的起火概率低于燃油車，但用戶可能更關心的是，兩者的區別在于燃油車不會自燃，而電動車會自燃。馮:要解決問題，必須找到根源。我們一直在深入研究自燃的原因，以后會在標準法規中完善。第一電氣:沒有辦法從根源上滅火？馮:除非內部的化學反應被抑制，否則外部的滅火和化學反應將繼續使電池的溫度上升到更高的溫度，這可能會導致下一次火災。準備滅火兩次，逃生5分鐘。第一電動:關于電動車著火后的滅火和逃生有什么建議嗎？馮:滅火的情況比較復雜。我們最近搞清楚了一些滅火需要掌握的機制。有兩種途徑會導致電池燒毀。第一個是電池內部的反應路徑，即化學反應和內部短路。另一條路徑是外部路徑，有機電解液噴發到電池外部導致起火。你滅火的時候只是把外面的火撲滅了，內部的故障路徑還在發展。所以，你把外面的火滅了之后，它以后可能還會再來。也就是說，每個電池都會有多次起火的可能。但是當我們滅火的時候，只要有火，我們就要去滅火，我們可能會感到迷茫和困難。第一電氣:如何從內部抑制化學反應？馮:我們希望內部的化學反應不要太劇烈，所以要有一個自我抑制的機制。能做的就是在電池中設置一些自我抑制機制，現在也有一些比較好的方法在使用。比如有一些旁通閥之類的。如果有大電流過流，電路會被旁路，防止大電流繼續放電發熱。這是一個比較成熟的方法。在滅火的過程中，這個閥門應該發揮作用或者能夠發揮一定的作用。等大家都搞清楚這個事情之后，我們可能會有針對性的滅火。開始著火了。沒關系。我需要知道你著火了多少次，現在反應到什么程度了。然后決定現在應該把火撲滅到什么程度，合理調配滅火劑，冷靜應對反復噴火現象。

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第一電氣:也就是說從開始到結束會噴多少次火？馮:是的，通過調研，現在我們有了一個基本的數字。理論上一個電池最多有四次，一般會發生一兩次。關鍵是在滅火過程中，一是降溫，抑制內部路徑的不斷發展，二是不要一下子把滅火器全部打掉。所以，對于一塊電池，你得準備兩次滅火機制，保證干凈。但是，在系統中比較麻煩。當一個電池失控時……它會影響相鄰的電池。相鄰電池熱失控蔓延后，會出現兩次火災。因此，在系統的整個過程中，還必須配合消防有效抑制電池之間熱量的失控擴散。第一季度發生火災后，現在我們知道一般是兩次。這兩次熄滅后，你才發現為什么又起火了，因為相鄰的電池發現了新的熱失控過程。每一次熱失控過程對應兩次火災。為了滅火，你得處理電池新的熱失控過程引起的火災。因此，熱量的無控制傳播，也稱為熱量的無控制傳播，必須在過程本身得到有效抑制。電池廠主要要做的是抑制單體的失控反應，包廠和汽車廠主要要做的是抑制熱量的失控擴散。第一個電機:單體電池自抑制技術已經開發出來。電池之間有沒有抑制技術？馮:這項技術的原理主要是隔熱和散熱之間的平衡，類似于筑壩或者攔洪。一旦發生這種情況，能量釋放時會有很高的熱梯度。如何防止這種熱梯度向周邊擴散，類似于高壩，但要有導流通道。因此，這是一個非常全面的過程。我們現在面臨的主要問題是，做這種散熱實驗的成本非常大，每次都要炸掉一個電池組，但還是需要大量的實驗來設計。這樣我該怎么辦？我們現在發展的是通過基于模型的方法和計算機模擬來分析熱擴散能流，通過模型模擬尋找可能的可行方案，并針對有針對性的可行方案進行約束性設計。

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第一電氣:這項技術目前應用了嗎？馮:這項技術目前已經在汽車上得到應用。今年的車基本上都有擴散抑制技術，我們不用很擔心。現在關鍵是擴散的時間。第一節著火了，然后第二節著火了。第一個滅火器噴完了，第二個火之前，人跑了嗎？第一電:從第一次到第二次大概是什么時間？馮:現在我們要求的是時間，不是第一次到第二次。我們要求的是，電池組出事后，最后會有明火，對人造成傷害。這個過程，目前國家標準是5分鐘。五分鐘怎么算？我們做實驗，各種車，包括公交車，轎車，突然跟他說車有問題，你要下車逃生的時間，包括高速停車。整個過程中，5分鐘是為了保證所有人都能逃出去。預警報警系統正在應用中，用戶要注意第一電:但是電池組出問題的時候，很多用戶并不知道，看到明火才知道。馮:另外一個就是預警的過程。現在強制要求每輛車都要有預警功能。預警和報警，預警就是早點發現這個電池的異常狀態，然后提前告知。我們現在正在和很多科學家一起研究算法，我們要求的大概檢測率是95%以上的預警。第一電動:預警系統，今年的車上有嗎？馮:目前在國家標準的要求下，預警的功能是每個家庭都有的。去年這個技術也是在大家都很關注的情況下快速提升的。預警和捕捉線索的能力會越來越強大。在預面，它有一個矛盾。可能預警的算法很好很靈敏，但是可能會誤報。有些不是過錯，但有過錯嫌疑的可以報警。頻繁的“狼來了”可能會對用戶的駕駛體驗產生影響，但要平衡好虛警和快速預警的關系。除了預警，這樣的系統級事故發生后，肯定會報警。現在有時用戶對預警并不警覺，往往選擇……忽略它。但是報警事件確實是意外，需要第一時間上報熱失控故障。現在所有型號都有這個功能。只是有些經濟學家的算法不錯，反應比較快，有些稍微慢一點，但是失控之后肯定會有報警信號。

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第一電動:從第一塊電池到最后一個電池組需要多長時間？馮:這要看抑制熱量失控擴散的效果。比如在模塊層面被壓制，就沒有后續，很快就結束了。但是，如果整個都燒了，我們其實是做實驗，看有沒有可能燒一晚上。因為它有幾百塊電池，假設按照國標目前的要求，每兩塊電池之間的間隔是5分鐘，總計超過500分鐘，500分鐘就是8個小時。一般來說，實驗8個小時，溫度降不下來，電池還是失控著火。第一電氣:如果從第三方的角度來看，汽車著火，地下車庫其他車一夜之間被燒，責任應該由誰來承擔？馮:這相當于前面有許多化學反應或誘發條件的事實。誰對誘發條件負責，誰就應該承擔這個責任。但目前從用戶的角度來看，他只會找車企的麻煩，因為我是在你家買的車，把錢給了4S店。出了事誰負責賠償？這也是汽車公司、電池廠、包裝廠和供應商正在討論的問題。我們的建議是，我們不應該試圖推卸責任。事故發生后，要一起查找原因，解決可能存在的產品安全隱患，避免下次發生類似事故。現在保險機制不完善，誰出問題誰買單是肯定的。然而，其他合伙人卻不得不一起承擔支付大筆賠償金的危機。畢竟有些事故是概率事件，或者說在認識上還是有一些不足。好在現在有保險公司在出新能源車險和電池險，以后保險公司會賠。那么保險公司的保費怎么定，它會做事故調查和企業資質調查，從而在事故賠付端形成一個比較完整的商業體系。但目前從用戶的角度來看，他只會找車企的麻煩，因為我是在你家買的車，把錢給了4S店。出了事誰負責賠償？這也是汽車公司、電池廠、包裝廠和供應商正在討論的問題。我們的建議是，我們不應該試圖推卸責任。事故發生后，要一起查找原因，解決可能存在的產品安全隱患，避免下次發生類似事故。現在保險機制不完善，誰出問題誰買單是肯定的。然而，其他合伙人卻不得不一起承擔支付大筆賠償金的危機。畢竟有些事故是概率事件，或者說在認識上還是有一些不足。好在現在有保險公司在出新能源車險和電池險，以后保險公司會賠。那么保險公司的保費怎么定，它會做事故調查和企業資質調查，從而在事故賠付端形成一個比較完整的商業體系。

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