短路、起火事故頻發(fā)，動力電池何時更安全？歐陽明高：技術(shù)將在2030年迎來全方位變革

每經(jīng)記者｜董天意    每經(jīng)實習(xí)記者｜苗詩雨    每經(jīng)編輯｜孫磊

“電池的安全問題，從科學(xué)的角度來看是電池?zé)崾Э氐倪^程。這一代鋰離子電池在動力方面應(yīng)用是在2000年左右，預(yù)計2030年會有一次全方位的革新。”清華大學(xué)教授、中國科學(xué)院院士歐陽明高在日前舉行的新能源科學(xué)與交通電動化國際論壇上告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者。

近年來，隨著動力電池應(yīng)用場景的豐富，有關(guān)動力電池短路、起火等消息也逐漸傳出。例如年內(nèi)1月份，動力電池回收龍頭格林美發(fā)布公告，稱下屬子公司生產(chǎn)鈷產(chǎn)品的輔助工序錳銅綜合回收提純車間失火。而海外電池儲能項目起火的新聞更是常見。

歐陽明高也坦言，動力電池從2000年開始，第一個十年主要是解決動力化的安全問題。“因為鋰離子電池用于動力，第一個問題就是安全，而安全問題現(xiàn)在還在繼續(xù)解決。”歐陽明高說。

圖片來源：視覺中國

歐陽明高告訴記者，電池的熱失控是由各種誘因過充過放等導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度上升，超過正常電化學(xué)反應(yīng)過程，出現(xiàn)放熱的副反應(yīng)。“副反應(yīng)會加速電池溫度上升，當(dāng)達(dá)到臨界點每秒鐘上升1000攝氏度，熱失控發(fā)生。熱失控發(fā)生之后，會在整個電池系統(tǒng)中蔓延，蔓延就像我們點燃了鞭炮一樣，導(dǎo)致最后的事故。”歐陽明高說。

據(jù)了解，電池安全技術(shù)體系包括三方面。首先是主動安全應(yīng)對各種誘因，開發(fā)產(chǎn)品為智能電池；其次安全主要是提高電池本身材料的熱穩(wěn)定性，防止熱失控的發(fā)生，并打造全固態(tài)電池；最后是被動安全與安全電池，包括蔓延過程、防控設(shè)計和系統(tǒng)開發(fā)。

實際上，當(dāng)下動力電池的安全技術(shù)也在不斷迭代升級。年內(nèi)3月份，埃安舉行了彈匣電池2.0槍擊試驗發(fā)布會，全球首次實現(xiàn)電池整包槍擊不起火，首次解決了多電芯瞬時短路、爆裂性破壞等極端環(huán)境下的電池安全難題；4月份，寧德時代發(fā)布凝聚態(tài)電池技術(shù)，單體能量密度高達(dá)500Wh/kg，并且兼具高能量密度和高安全的特性。

隨著電池安全系數(shù)提升，歐陽明高判斷：“智能安全電池在2025年左右會實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，全固態(tài)電池則預(yù)計在2027年到2030年之間形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。”

需要關(guān)注的是，在目前鋰電池蓬勃發(fā)展的背景下，包括氫燃料電池在內(nèi)的多種電化學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用場景也逐漸增多。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)，2023年上半年，氫燃料電池商用車的銷量達(dá)2085輛，同比增長了102%，是新能源商用車整體增速的兩倍。

圖片來源：每經(jīng)記者 苗詩雨 攝 

其中，氫燃料電池方面，億華通、天能股份、美錦能源等多公司逐步完善氫能“制、儲、運”產(chǎn)業(yè)鏈；寶馬、豐田、啟辰等車企也陸續(xù)推出氫燃料電池汽車產(chǎn)品。而在目前清潔低碳的發(fā)展思路之下，氫燃料電池被市場認(rèn)為是電化學(xué)系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。

億華通科技股份有限公司研發(fā)總監(jiān)方川向記者表示，氫能是實現(xiàn)碳中和的主力軍，氫儲能在長周期儲能場景中具有不可替代性，目前產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈基本形成。

中國石化股份公司總工程師、中國科學(xué)院院士謝在庫則認(rèn)為，氫是能源的載體，是推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要著力點。建立“制儲運用”穩(wěn)定的綠氫系統(tǒng)是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。“所以要大力發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)、氫產(chǎn)業(yè)。氫能科技，特別是規(guī)模化制備四大關(guān)鍵科技是基礎(chǔ)、是重要的。”謝在庫說。

“21世紀(jì)重要的終端能源有三點‘電、氫、熱’，電（占比在）60%到70%，氫（占比在）20%左右。”深圳大學(xué)教授、中國工程院院士謝和平判斷，“氫既可以是二次能源、又可以是交換能源、又可以作為燃料，但是最終也必須是綠電，氫更應(yīng)該是綠氫，煤制氫、天然氣制氫、灰氫、藍(lán)氫最終都要變成綠氫，純凈水制氫肯定是綠氫，純凈水全球來說總體是短缺的，海水制氫是必然趨勢。”