清华大学冯旭宁：现在还没有能够达到车辆使用的“全固态电池”

面试前一天，我问“需要我提供面试提纲吗？”冯的助手笑着说，“冯博士说你不需要提纲。你可以问所有你感兴趣的问题。”冯，清华大学助理研究员，清华大学电池安全实验室主任，中国科协青年人才推进项目入选人才。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”的应用基础研究。在大容量锂离子动力电池系统热失控特性测试、机理分析、建模和防控技术等方面，实现了动力电池热失控特性从不可测到可测、从可测到定量可测、从定量可测到定量可预测的技术进步。第二天，清华大学汽车工程系办公楼三楼，我赶到的时候，冯还在开会。20分钟后，我见到了他。和我想象中的“导演”不一样，冯很年轻，说话简单，逻辑性强。

图为:冯会议室的另一张桌子上，人们正在讨论。他随便找了个座位说，直接开始吧。我一脸的不情愿，说明我需要一个安静的环境来录音。他把我带到一间略显狭小的办公室，尴尬地笑了笑:“我们办公室气氛紧张，师生混杂。”在这间安静的办公室里，正如助理所说，冯回答了我感兴趣的所有问题，包括“电动车自燃是怎么发生的？电池技术突破到什么程度了？用户如何灭火？要逃多久？”冯表示，从热失控的某些方面来说，磷酸铁锂电池比三元锂电池“更好”；固态电池更安全，但“固态”前必须加“所有”二字。现在这种电池还没有量产也没有车企在应用，但是大家还是很期待的。他还表示，特斯拉的一些自燃事故可能是由于快速充电过度造成的。现在有解决这个问题的技术，但如果需要更快的充电速度，解决方案的成本仍然很高。以下为对话实录:(不改变嘉宾原意，第一电气公司做了删改)事故情况复杂，原因难找，多方责任。第一电气公司:为什么电动车的安全性这么大，至今很少有权威机构来谈？电动车自燃是怎么引起的？冯:首先，从企业的角度来说，他们需要维护自己的产品形象和利益。其次，是责任的界定。事故的发生有时是因为电池，有时是因为整车，也许是因为包厂。定义明确后，如果一方要承担责任，可能要召回，损失一大笔钱。这方面大家都比较谨慎。最后，从调查来看，电池自燃的原因比较复杂，很多因果关系并不充分也不必要。很多原因都是建立在“推测”的基础上，未必是真正的原因。而且我们去做事故调查的时候，燃烧后的现场是比较惨烈的，尤其是三元电池，燃烧后基本上只是灰烬，能查出来的信息非常少，做后续的事故调查非常困难。

但从研究的角度，我们还是希望把这个问题搞清楚，防止它再次发生。具体来说，在操作上，我们会对所有可能的原因做反复实验，然后推断出最有可能的事故原因。如果非常接近事故和实验的实际情况，我们会和企业沟通。如果和企业沟通事故调查结果，肯定会签保密协议，所以不能公布哪辆车出了事故，原因是什么。不过，我们还是会知道一些关于事故车辆的信息。目前与国内大部分汽车厂商和电池厂建立了合作关系，合作的重点是电池安全。欧阳老师(高)建立了电池安全实验室，专注于电池安全研究。就热失控而言，磷酸亚铁锂比三元的“好”:现在，详细说说电池自燃的原因有哪些？冯:虽然有各种形式的事故，从故障模式，他们可以归结为机械滥用，电气滥用或热滥用。然而，最近的研究发现，电化学滥用是电池在机制层面失效的原因。这些弊端使得电池的实际负载超过其正常工作范围，引发一系列化学副反应，最终导致电池的热失控。

前三种弊端现已写入法律和检测标准，并在产品出厂前得到有效遏制。但机电热滥用的深层次问题是电化学滥用，尤其是新材料体系电池在使用过程中，电化学滥用的问题始终存在，相应的机电热滥用形式也会发生变化。有时在标准和法规中没有办法预见到这一点。最新的问题，如超快充电导致负极锂析出，在标准规定中并没有限制，但其问题已经出现在电化学滥用的层面。第一电气:你提到三元电池和高镍电池更容易热失控。之前看到过一些分析，说磷酸铁锂电池的热失控临界温度会比较高，可能200-400度，三元锂电池大概120度。这是否意味着三元锂电池更容易热失控？更不安全？冯:我们有……之前有一些统计，把电池热失控的温度分为三类。T1是电池自热的初始温度，T2是发生热失控时的温度，是一个不可逆的温度。超过这个T2，电池将释放所有能量并达到最高温度T3。对于正极材料体系相同的电池，由于电池设计水平不同，T1、T2和T3可能会有很大差异。你说的三元电池的临界温度是120℃，可能是一些不良样品的测试结果，判断三元电池的安全性是不公平的。

我们来看看这三个特征温度的统计结果。目前电池一般采用石墨或碳负极，其T1一般也差不多。反映热失控触发温度的T2没有规律性，而反映热失控最高温度的T3与材料系统有关，相对有规律。T1主要是石墨阴极开始失效的温度。主要和负极有关，所以只要使用相同的负极材料，相似的电解液，它们的T1应该是比较接近的。我们有一个T1的统计结果，主要集中在100-110℃的位置。只要是石墨或者碳负极的电池，这个结果都差不多。但T1会有好有坏，电池石墨负极表面的SEI膜可以通过电解液的添加而增厚。SEI膜越厚，其热稳定性越高，所以T1可能会高一点，也就是说从T1的角度来看，这款电池更稳定。我们已经测试了来自不同制造商的具有相似材料系统的电池的许多样品。比如磷酸铁锂电池，它的不同样品有的T2较高，有的T2较低。目前一些研究机构只测试了两种，比如磷酸亚铁锂一种，三元一种，公布的数据都是片面的。但有一点可以肯定，热失控的最高温度T3是有规律的。T3等于整个物质系统释放能量的过程。简单地说，正极具有较高的氧化化学势，负极具有较低的还原化学势。两者之差表现为电池的电压，在提高电池比能量的过程中也放大了化学势差。热失控的过程是怎样的？目前我们认为热失控是整个电化学体系崩溃后，整个电化学势的能量向两个方向释放的过程。在这个过程中，磷酸亚铁锂的化学势差低，三元材料的化学势差高。三元材料瞬间释放的热逃逸能量肯定比磷酸亚铁锂释放的多。所以从T3的角度来看，T3和比能的相关性比较强。第一电气:所以从T3的角度来说，磷酸亚铁锂比三元“好”。冯:对，磷酸亚铁锂一般在500度左右，不再高于这个数；随着镍含量的增加，三元811电池的温度一直在升高，三元811电池的T3可能达到1200度以上。固态电池前面要加“All”。目前技术不成熟，没有车企应用第一电动:那固态电池呢？安全吗？冯:我们期待的固态电池，没有有机电解液，不会燃烧，是这样的。必须在名字前面加上“全”字，即“全固”才有效。没有“全”字的固态电池，可能还含有会燃烧的有机电解液。

用户最关心的是电池的燃烧问题。如前所述，锂电池有热失控的风险，但热失控与起火的关系并无必然。发生火灾是因为里面的电解质是有机物，这些碳酸盐，小分子的挥发性有机溶剂，容易燃烧。在现有的锂离子电池热失控的过程中，这些碳酸酯类有机溶剂会被喷出来，然后它会在电池外部燃烧。液体电解质容易挥发和燃烧，所以如果变成固体电解质，就比较稳定，不会燃烧。我们寄予厚望的固态电池在本质安全方面具有这种吸引人的特性。最早提出固态电池的概念，就是我想把所有的液态电解质都变成固态，叫做固态电池。但是，如果在液体中加入一些固体电解质，或者在固体电解质中加入一些液体，这种电池叫什么？有人称之为半固体电池或半液体电池，但半固体和半液体是一回事。目前都叫“固体电池”，不带“全”字。从发表论文的角度来看，现在学术界要求必须是全固态电池，也就是真正意义上去除了所有有机电解质的电池。所以，严格来说，如果在有机电解质中加入一些固体电解质，或者在固体电解质中加入有机电解质，就有可能标榜这种电池是固体电池。因此，目前固态电池的安全性取决于液体电解质的比例。如果液体的比例还是占90%，显然失控燃烧的问题没有很好的解决。第一电动:也就是说全固态电池真的能有效提高安全性吗？冯:现在就是这样，因为固态电池还没有量产的电池，我们的测试数据非常有限。但有一个问题是固体电解质的涂层可能含有硫和氮，在高温下会释放出氮氧化物、二氧化硫、硫化氢等一些高爆气体，其安全性问题也就变成了一个新的问题。但是现在，从安全性的角度来看，为什么人们仍然认为它更好？因为它确实代替了有机电解液，你点了它就点不着，但是点了之后它释放的气体会燃烧爆炸吗？这是目前研究领域尚不明确的东西。

第一电动:有消息称蔚来汽车的固态电池将进入量产。以你目前对汽车行业的了解，现在新能源汽车公司有可能使用“全固态电池”吗？冯:目前全固态电池在新能源汽车上的应用明显不成熟。而中国和日本在全固态电池的研发上都处于世界前列，也是最有希望量产的“全固态电池”。至于大规模生产的固态电池，它的概念刚刚明确，显然是有可能的。我们还是要客观看待新事物，辩证认识科技发展进程。从锂离子电池的发展历程来看，上世纪90年代之前，我们连锂离子电池都没有。也许固态电池很快就能在工程生产上有所突破，我们期待这一天早日到来。目前还没有可以在车辆上使用的“全固态电池”。上面说我是固态电池。这是什么意思？通常，一些固体成分被添加到液体电解质中，…它的电池特性非常接近于液体电池。实际上也能提高电池的安全性，但不能有效提高其比能量。因为在比能的原始质量中，加入固体成分后，比能并不一定增加。第一动力:固态电池成本高吗？预计会降下来吗？冯:在大规模生产和使用之前，固态电池的成本肯定是比较高的。现在它的成本高是正常的，但我们认为它仍然可以降低。因为从电池生产的发展历史来看，如果能满足所有性能要求，降低成本指日可待。但其性能、制造等方面仍存在诸多问题。主要问题是全固态电解质相当于干的，我们的极片也是干的。因此，多孔电极的中间是空的，锂离子没有办法通过这些间隙。所以从离子输运的角度来说，就像两块硬板碰在一起，中间肯定有空隙，仍然需要液态填充。但如果加入液体填充接触不良的空隙，比能量和性能会接近原来的传统电池。总之，全固态电池还是一个非常难的研究方向。面试前一天，我问“需要我提供面试提纲吗？”冯的助手笑着说，“冯博士说你不需要提纲。你可以问所有你感兴趣的问题。”冯，清华大学助理研究员，清华大学电池安全实验室主任，中国科协青年人才推进项目入选人才。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”的应用基础研究。在大容量锂离子动力电池系统热失控特性测试、机理分析、建模和防控技术等方面，实现了动力电池热失控特性从不可测到可测、从可测到定量可测、从定量可测到定量可预测的技术进步。第二天，清华大学汽车工程系办公楼三楼，我赶到的时候，冯还在开会。20分钟后，我见到了他。和我想象中的“导演”不一样，冯很年轻，说话简单，逻辑性强。

图为:冯会议室的另一张桌子上，人们正在讨论。他随便找了个座位说，直接开始吧。我一脸的不情愿，说明我需要一个安静的环境来录音。他把我带到一间略显狭小的办公室，尴尬地笑了笑:“我们办公室气氛紧张，师生混杂。”在这间安静的办公室里，正如助理所说，冯回答了我感兴趣的所有问题，包括“电动车自燃是怎么发生的？电池技术突破到什么程度了？用户如何灭火？要逃多久？”冯表示，从热失控的某些方面来说，磷酸铁锂电池比三元锂电池“更好”；固态电池更安全，但“固态”前必须加“所有”二字。现在这种电池还没有量产也没有车企在应用，但是大家还是很期待的。他还表示，特斯拉的一些自燃事故可能是由于快速充电过度造成的。现在有解决这个问题的技术，但如果需要更快的充电速度，解决方案的成本仍然很高。以下为对话实录:(不改变嘉宾原意，第一电气公司做了删改)事故情况复杂，原因难找，多方责任。第一电气公司:为什么电动车的安全性这么大，至今很少有权威机构来谈？电动车自燃是怎么引起的？冯:首先，从企业的角度来说，他们需要维护自己的产品形象和利益。其次，是责任的界定。事故的发生有时是因为电池，有时是因为整车，也许是因为包厂。定义明确后，如果一方要承担责任，可能要召回，损失一大笔钱。这方面大家都比较谨慎。最后，从调查来看，电池自燃的原因比较复杂，很多因果关系并不充分也不必要。很多原因都是建立在“推测”的基础上，未必是真正的原因。而且我们去做事故调查的时候，燃烧后的现场是比较惨烈的，尤其是三元电池，燃烧后基本上只是灰烬，能查出来的信息非常少，做后续的事故调查非常困难。

但从研究的角度，我们还是希望把这个问题搞清楚，防止它再次发生。具体来说，在操作上，我们会对所有可能的原因做反复实验，然后推断出最有可能的事故原因。如果非常接近事故和实验的实际情况，我们会和企业沟通。如果和企业沟通事故调查结果，肯定会签保密协议，所以不能公布哪辆车出了事故，原因是什么。不过，我们还是会知道一些关于事故车辆的信息。目前与国内大部分汽车厂商和电池厂建立了合作关系，合作的重点是电池安全。欧阳老师(高)建立了电池安全实验室，专注于电池安全研究。就热失控而言，磷酸亚铁锂比三元的“好”:现在，详细说说电池自燃的原因有哪些？冯:虽然有各种形式的事故，从故障模式，他们可以归结为机械滥用，电气滥用或热滥用。然而，最近的研究发现，电化学滥用是电池在机制层面失效的原因。这些弊端使得电池的实际负载超过其正常工作范围，引发一系列化学副反应，最终导致电池的热失控。

前三种弊端现已写入法律和检测标准，并在产品出厂前得到有效遏制。但机电热滥用的深层次问题是电化学滥用，尤其是新材料体系电池在使用过程中，电化学滥用的问题始终存在，相应的机电热滥用形式也会发生变化。有时在标准和法规中没有办法预见到这一点。最新的问题，如超快充电导致负极锂析出，在标准规定中并没有限制，但其问题已经出现在电化学滥用的层面。第一电气:你提到三元电池和高镍电池更容易热失控。之前看到过一些分析，说磷酸铁锂电池的热失控临界温度会比较高，可能200-400度，三元锂电池大概120度。这是否意味着三元锂电池更容易热失控？更不安全？冯:我们有……之前有一些统计，把电池热失控的温度分为三类。T1是电池自热的初始温度，T2是发生热失控时的温度，是一个不可逆的温度。超过这个T2，电池将释放所有能量并达到最高温度T3。对于正极材料体系相同的电池，由于电池设计水平不同，T1、T2和T3可能会有很大差异。你说的三元电池的临界温度是120℃，可能是一些不良样品的测试结果，判断三元电池的安全性是不公平的。

我们来看看这三个特征温度的统计结果。目前电池一般采用石墨或碳负极，其T1一般也差不多。反映热失控触发温度的T2没有规律性，而反映热失控最高温度的T3与材料系统有关，相对有规律。T1主要是石墨阴极开始失效的温度。主要和负极有关，所以只要使用相同的负极材料，相似的电解液，它们的T1应该是比较接近的。我们有一个T1的统计结果，主要集中在100-110℃的位置。只要是石墨或者碳负极的电池，这个结果都差不多。但T1会有好有坏，电池石墨负极表面的SEI膜可以通过电解液的添加而增厚。SEI膜越厚，其热稳定性越高，所以T1可能会高一点，也就是说从T1的角度来看，这款电池更稳定。我们已经测试了来自不同制造商的具有相似材料系统的电池的许多样品。比如磷酸铁锂电池，它的不同样品有的T2较高，有的T2较低。目前一些研究机构只测试了两种，比如磷酸亚铁锂一种，三元一种，公布的数据都是片面的。但有一点可以肯定，热失控的最高温度T3是有规律的。T3等于整个物质系统释放能量的过程。简单地说，正极具有较高的氧化化学势，负极具有较低的还原化学势。两者之差表现为电池的电压，在提高电池比能量的过程中也放大了化学势差。热失控的过程是怎样的？目前我们认为热失控是整个电化学体系崩溃后，整个电化学势的能量向两个方向释放的过程。在这个过程中，磷酸亚铁锂的化学势差低，三元材料的化学势差高。三元材料瞬间释放的热逃逸能量肯定比磷酸亚铁锂释放的多。所以从T3的角度来看，T3和比能的相关性比较强。第一电气:所以从T3的角度来说，磷酸亚铁锂比三元“好”。冯:对，磷酸亚铁锂一般在500度左右，不再高于这个数；随着镍含量的增加，三元811电池的温度一直在升高，三元811电池的T3可能达到1200度以上。固态电池前面要加“All”。目前技术不成熟，没有车企应用第一电动:那固态电池呢？安全吗？冯:我们期待的固态电池，没有有机电解液，不会燃烧，是这样的。必须在名字前面加上“全”字，即“全固”才有效。没有“全”字的固态电池，可能还含有会燃烧的有机电解液。

用户最关心的是电池的燃烧问题。如前所述，锂电池有热失控的风险，但热失控与起火的关系并无必然。发生火灾是因为里面的电解质是有机物，这些碳酸盐，小分子的挥发性有机溶剂，容易燃烧。在现有的锂离子电池热失控的过程中，这些碳酸酯类有机溶剂会被喷出来，然后它会在电池外部燃烧。液体电解质容易挥发和燃烧，所以如果变成固体电解质，就比较稳定，不会燃烧。我们寄予厚望的固态电池在本质安全方面具有这种吸引人的特性。最早提出固态电池的概念，就是我想把所有的液态电解质都变成固态，叫做固态电池。但是，如果在液体中加入一些固体电解质，或者在固体电解质中加入一些液体，这种电池叫什么？有人称之为半固体电池或半液体电池，但半固体和半液体是一回事。目前都叫“固体电池”，不带“全”字。从发表论文的角度来看，现在学术界要求必须是全固态电池，也就是真正意义上去除了所有有机电解质的电池。所以，严格来说，如果在有机电解质中加入一些固体电解质，或者在固体电解质中加入有机电解质，就有可能标榜这种电池是固体电池。因此，目前固态电池的安全性取决于液体电解质的比例。如果液体的比例还是占90%，显然失控燃烧的问题没有很好的解决。第一电动:也就是说全固态电池真的能有效提高安全性吗？冯:现在就是这样，因为固态电池还没有量产的电池，我们的测试数据非常有限。但有一个问题是固体电解质的涂层可能含有硫和氮，在高温下会释放出氮氧化物、二氧化硫、硫化氢等一些高爆气体，其安全性问题也就变成了一个新的问题。但是现在，从安全性的角度来看，为什么人们仍然认为它更好？因为它确实代替了有机电解液，你点了它就点不着，但是点了之后它释放的气体会燃烧爆炸吗？这是目前研究领域尚不明确的东西。

第一电动:有消息称蔚来汽车的固态电池将进入量产。以你目前对汽车行业的了解，现在新能源汽车公司有可能使用“全固态电池”吗？冯:目前全固态电池在新能源汽车上的应用明显不成熟。而中国和日本在全固态电池的研发上都处于世界前列，也是最有希望量产的“全固态电池”。至于大规模生产的固态电池，它的概念刚刚明确，显然是有可能的。我们还是要客观看待新事物，辩证认识科技发展进程。从锂离子电池的发展历程来看，上世纪90年代之前，我们连锂离子电池都没有。也许固态电池很快就能在工程生产上有所突破，我们期待这一天早日到来。目前还没有可以在车辆上使用的“全固态电池”。上面说我是固态电池。这是什么意思？通常，一些固体成分被添加到液体电解质中，…它的电池特性非常接近于液体电池。实际上也能提高电池的安全性，但不能有效提高其比能量。因为在比能的原始质量中，加入固体成分后，比能并不一定增加。第一动力:固态电池成本高吗？预计会降下来吗？冯:在大规模生产和使用之前，固态电池的成本肯定是比较高的。现在它的成本高是正常的，但我们认为它仍然可以降低。因为从电池生产的发展历史来看，如果能满足所有性能要求，降低成本指日可待。但其性能、制造等方面仍存在诸多问题。主要问题是全固态电解质相当于干的，我们的极片也是干的。因此，多孔电极的中间是空的，锂离子没有办法通过这些间隙。所以从离子输运的角度来说，就像两块硬板碰在一起，中间肯定有空隙，仍然需要液态填充。但如果加入液体填充接触不良的空隙，比能量和性能会接近原来的传统电池。总之，全固态电池还是一个非常难的研究方向。第一电气:所以对于固态电池的应用，目前最重要的问题不是成本，而是技术不成熟。冯:是的，技术还不够成熟，大家都在努力研究和解决问题。为什么2016年固态电池突然火了？从电池导电率的角度来说，我们希望导电率特别高，因为锂离子会被快速输送，快速充放电能力会更好。以前如果你拿一杯电解液和一个硬固体去测它们的导电率，液体电解液的导电率明显比固体电解液好，所以很长一段时间没有人关注固体电池。东京工业大学有个叫菅野的教授，三十多年来一直在寻找一种高导电性的固体电解质。2016年，他终于找到了比液体电解质导电性更强的固体电解质。这是材料和电池领域的重大突破。因为菅野的突破，大家有了更大的热情去解决新的问题，这也是固态电池繁荣的主要原因。现在摆在我们面前的是固体电解质和固体电极如何接触好，锂离子如何导入。特斯拉事故可能与快充有关，技术突破代价昂贵。第一电气:从用户的角度来看，上述滥用的具体表现是哪些操作？冯:机械滥用是电池在碰撞过程中受到挤压而产生的短路现象。还有就是穿刺，比如底盘被支撑或者割伤，电池会变形或者移位。在用电滥用方面，比如说充电和快充。特斯拉的事故可能与快充有关。如果用户每天以超快的速度给阳极充电，老化后接受锂的能力不如当初设计时。充锂过多后会在阳极表面析出，析出的锂会直接与电解液发生反应。此外，当并联电池数量过多时，部分并联电池在超快充电过程中充电电流可能会超标，这种可能的原因还在进一步确认中。

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表面上看都是使用过程中一些操作不当导致的滥用，底层是电化学滥用。从用户的角度来说，没有必要特别担心，因为目前我们现有的国家标准、行业标准、企业标准都是从机械滥用、电气滥用、热滥用三个方面来规定产品的测试和评价。在实际车辆出厂之前，电池已经通过了安全测试。经过测试，如果在使用中遇到类似问题，不会出现热失控现象。法规和标准一直在尽职尽责地保护着大家，中国关于电动车的法规和标准一直走在世界前列，所以用户不用担心电池……国内新能源汽车热失控。第一电动力:未来会不会有脱离电虐的快充技术，既能快速充电，又能让活性锂不沉淀？冯:其实这个技术已经有了。CATL拥有这项技术已经很久了。技术原理是什么？锂应该嵌入石墨中。当你跑过去的时候，它会得到电子，所以必须有足够多的电子跑过去，与带电荷的锂结合，以改善这一过程。所以需要加强电子的导电性，加速锂离子的扩散，所以需要增加这个负极表面的导电程度。然而，这样做意味着成本的增加。传统上我们做的锂电池负极可以用类似从山上开采的天然石墨，可以直接使用。现在如果我们想提高它的导电性，我们必须对天然石墨进行再加工。怎么处理？石墨表面要做成球体，使其表面积最大化，然后在球体上镀一层快离子的涂层。在制作这种涂层的过程中，要从微观的角度对石墨进行加工，然后再涂上高端涂层，比如石墨烯这种非常昂贵的导电材料，会导致成本增加。第一电气:成本能涨多少？冯:目前还没有听说谁在用量产车，所以不知道成本。因为现在一个电池，一般不到一美元一瓦时。如果应用这种技术，光阴极就要一块钱一瓦时甚至更多，这个时候不值得。当然，我们也希望这项技术能够尽快量产。目前我们采用在负极观察锂析出的技术，保证充电时负极过电位不低于锂析出电位，可以保证电池在极端充电条件下不会出现寿命和安全问题。从根本上解决问题，自熄技术已经应用到了第一电动:你刚才说用户不用太担心热失控，车辆已经测试过了，但现实中还是有事故发生。冯:比如iPhone6和iPhone7，都是很成熟的产品，但是放在家里还是会火。事故是一个概率事件。在制造方面，符合标准法规，量产肯定是有一定概率的残次品，不可避免可能流向市场。

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但是，关键是我们能不能接受次品的比例。电动车是一个新生事物。人们可能会认为这应该是一件完美的事情，不应该出错。比如我以前开燃油车，突然买了电动车。我绝对希望它能带来更好的驾驶体验。虽然带来了很多新的体验，但是人们对新事物的容忍度还是比较低。从事故概率来看，电动车的事故概率其实比传统燃油车低很多。然而，我们现在正在大量生产。这个概率会增加吗？应该是可以提高的，我们也一直在关注能不能继续低于燃油车。第一电动:虽然电动车的起火概率低于燃油车，但用户可能更关心的是，两者的区别在于燃油车不会自燃，而电动车会自燃。冯:要解决问题，必须找到根源。我们一直在深入研究自燃的原因，以后会在标准法规中完善。第一电气:没有办法从根源上灭火？冯:除非内部的化学反应被抑制，否则外部的灭火和化学反应将继续使电池的温度上升到更高的温度，这可能会导致下一次火灾。准备灭火两次，逃生5分钟。第一电动:关于电动车着火后的灭火和逃生有什么建议吗？冯:灭火的情况比较复杂。我们最近搞清楚了一些灭火需要掌握的机制。有两种途径会导致电池烧毁。那个……rst一个是电池内部的反应路径，即化学反应和内部短路。另一条路径是外部路径，有机电解液喷发到电池外部导致起火。你灭火的时候只是把外面的火扑灭了，内部的故障路径还在发展。所以，你把外面的火灭了之后，它以后可能还会再来。也就是说，每个电池都会有多次起火的可能。但是当我们灭火的时候，只要有火，我们就要去灭火，我们可能会感到迷茫和困难。第一电气:如何从内部抑制化学反应？冯:我们希望内部的化学反应不要太剧烈，所以要有一个自我抑制的机制。能做的就是在电池中设置一些自我抑制机制，现在也有一些比较好的方法在使用。比如有一些旁通阀之类的。如果有大电流过流，电路会被旁路，防止大电流继续放电发热。这是一个比较成熟的方法。在灭火的过程中，这个阀门应该发挥作用或者能够发挥一定的作用。等大家都搞清楚这个事情之后，我们可能会有针对性的灭火。开始着火了。没关系。我需要知道你着火了多少次，现在反应到什么程度了。然后决定现在应该把火扑灭到什么程度，合理调配灭火剂，冷静应对反复喷火现象。

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第一电气:也就是说从开始到结束会喷多少次火？冯:是的，通过调研，现在我们有了一个基本的数字。理论上一个电池最多有四次，一般会发生一两次。关键是在灭火过程中，一是降温，抑制内部路径的不断发展，二是不要一下子把灭火器全部打掉。所以，对于一块电池，你得准备两次灭火机制，保证干净。但是，在系统中比较麻烦。当一个电池失控时，会影响相邻的电池。相邻电池热失控蔓延后，会出现两次火灾。因此，在系统的整个过程中，还必须配合消防有效抑制电池之间热量的失控扩散。第一季度发生火灾后，现在我们知道一般是两次。这两次熄灭后，你才发现为什么又起火了，因为相邻的电池发现了新的热失控过程。每一次热失控过程对应两次火灾。为了灭火，你得处理电池新的热失控过程引起的火灾。因此，热量的无控制传播，也称为热量的无控制传播，必须在过程本身得到有效抑制。电池厂主要要做的是抑制单体的失控反应，包厂和汽车厂主要要做的是抑制热量的失控扩散。第一个电机:单体电池自抑制技术已经开发出来。电池之间有没有抑制技术？冯:这项技术的原理主要是隔热和散热之间的平衡，类似于筑坝或者拦洪。一旦发生这种情况，能量释放时会有很高的热梯度。如何防止这种热梯度向周边扩散，类似于高坝，但要有导流通道。因此，这是一个非常全面的过程。我们现在面临的主要问题是，做这种散热实验的成本非常大，每次都要炸掉一个电池组，但还是需要大量的实验来设计。这样我该怎么办？我们现在发展的是通过基于模型的方法和计算机模拟来分析热扩散能流，通过模型模拟寻找可能的可行方案，并针对有针对性的可行方案进行约束性设计。

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第一电气:这项技术目前应用了吗？冯:这项技术目前已经在汽车上得到应用。今年的车基本上都有扩散抑制技术，我们不用很担心。现在关键是扩散的时间。第一部分着火了，然后……第二区着火了。第一个灭火器喷完了，第二个火之前，人跑了吗？第一电:从第一次到第二次大概是什么时间？冯:现在我们要求的是时间，不是第一次到第二次。我们要求的是，电池组出事后，最后会有明火，对人造成伤害。这个过程，目前国家标准是5分钟。五分钟怎么算？我们做实验，各种车，包括公交车，轿车，突然跟他说车有问题，你要下车逃生的时间，包括高速停车。整个过程中，5分钟是为了保证所有人都能逃出去。预警报警系统正在应用中，用户要注意第一电:但是电池组出问题的时候，很多用户并不知道，看到明火才知道。冯:另外一个就是预警的过程。现在强制要求每辆车都要有预警功能。预警和报警，预警就是早点发现这个电池的异常状态，然后提前告知。我们现在正在和很多科学家一起研究算法，我们要求的大概检测率是95%以上的预警。第一电动:预警系统，今年的车上有吗？冯:目前在国家标准的要求下，预警的功能是每个家庭都有的。去年这个技术也是在大家都很关注的情况下快速提升的。预警和捕捉线索的能力会越来越强大。在预面，它有一个矛盾。可能预警的算法很好很灵敏，但是可能会误报。有些不是过错，但有过错嫌疑的可以报警。频繁的“狼来了”可能会对用户的驾驶体验产生影响，但要平衡好虚警和快速预警的关系。除了预警，这样的系统级事故发生后，肯定会报警。现在有时候用户对预警并不警觉，往往选择忽略。但是报警事件确实是意外，需要第一时间上报热失控故障。现在所有型号都有这个功能。只是有些经济学家的算法不错，反应比较快，有些稍微慢一点，但是失控之后肯定会有报警信号。

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第一电动:从第一块电池到最后一个电池组需要多长时间？冯:这要看抑制热量失控扩散的效果。比如在模块层面被压制，就没有后续，很快就结束了。但是，如果整个都烧了，我们其实是做实验，看有没有可能烧一晚上。因为它有几百块电池，假设按照国标目前的要求，每两块电池之间的间隔是5分钟，总计超过500分钟，500分钟就是8个小时。一般来说，实验8个小时，温度降不下来，电池还是失控着火。第一电气:如果从第三方的角度来看，汽车着火，地下车库其他车一夜之间被烧，责任应该由谁来承担？冯:这相当于前面有许多化学反应或诱发条件的事实。谁对诱发条件负责，谁就应该承担这个责任。第一电气:所以对于固态电池的应用，目前最重要的问题不是成本，而是技术不成熟。冯:是的，技术还不够成熟，大家都在努力研究和解决问题。为什么2016年固态电池突然火了？从电池导电率的角度来说，我们希望导电率特别高，因为锂离子会被快速输送，快速充放电能力会更好。以前如果你拿一杯电解液和一个硬固体去测它们的导电率，液体电解液的导电率明显比固体电解液好，所以很长一段时间没有人关注固体电池。东京工业大学有一位名叫菅野的教授，他一直在寻找一种具有高导电性的固体电解质…三十年了。2016年，他终于找到了比液体电解质导电性更强的固体电解质。这是材料和电池领域的重大突破。因为菅野的突破，大家有了更大的热情去解决新的问题，这也是固态电池繁荣的主要原因。现在摆在我们面前的是固体电解质和固体电极如何接触好，锂离子如何导入。特斯拉事故可能与快充有关，技术突破代价昂贵。第一电气:从用户的角度来看，上述滥用的具体表现是哪些操作？冯:机械滥用是电池在碰撞过程中受到挤压而产生的短路现象。还有就是穿刺，比如底盘被支撑或者割伤，电池会变形或者移位。在用电滥用方面，比如说充电和快充。特斯拉的事故可能与快充有关。如果用户每天以超快的速度给阳极充电，老化后接受锂的能力不如当初设计时。充锂过多后会在阳极表面析出，析出的锂会直接与电解液发生反应。此外，当并联电池数量过多时，部分并联电池在超快充电过程中充电电流可能会超标，这种可能的原因还在进一步确认中。

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表面上看都是使用过程中一些操作不当导致的滥用，底层是电化学滥用。从用户的角度来说，没有必要特别担心，因为目前我们现有的国家标准、行业标准、企业标准都是从机械滥用、电气滥用、热滥用三个方面来规定产品的测试和评价。在实际车辆出厂之前，电池已经通过了安全测试。经过测试，如果在使用中遇到类似问题，不会出现热失控现象。法规和标准一直在尽职尽责地保护着大家，中国关于电动汽车的法规和标准一直走在世界前列，用户不用担心国产新能源汽车的电池热失控。第一电动力:未来会不会有脱离电虐的快充技术，既能快速充电，又能让活性锂不沉淀？冯:其实这个技术已经有了。CATL拥有这项技术已经很久了。技术原理是什么？锂应该嵌入石墨中。当你跑过去的时候，它会得到电子，所以必须有足够多的电子跑过去，与带电荷的锂结合，以改善这一过程。所以需要加强电子的导电性，加速锂离子的扩散，所以需要增加这个负极表面的导电程度。然而，这样做意味着成本的增加。传统上我们做的锂电池负极可以用类似从山上开采的天然石墨，可以直接使用。现在如果我们想提高它的导电性，我们必须对天然石墨进行再加工。怎么处理？石墨表面要做成球体，使其表面积最大化，然后在球体上镀一层快离子的涂层。在制作这种涂层的过程中，要从微观的角度对石墨进行加工，然后再涂上高端涂层，比如石墨烯这种非常昂贵的导电材料，会导致成本增加。第一电气:成本能涨多少？冯:目前还没有听说谁在用量产车，所以不知道成本。因为现在一个电池，一般不到一美元一瓦时。如果应用这种技术，光阴极就要一块钱一瓦时甚至更多，这个时候不值得。当然，我们也希望这项技术能够尽快量产。目前我们采用在负极观察锂析出的技术，保证充电时负极过电位不低于锂析出电位，可以保证电池在极端充电条件下不会出现寿命和安全问题。从根本上解决问题，自我抑制技术已经应用到第一电气:你刚才说用户d……t不用太担心热失控，车辆已经测试过了，但现实中还是有意外发生。冯:比如iPhone6和iPhone7，都是很成熟的产品，但是放在家里还是会火。事故是一个概率事件。在制造方面，符合标准法规，量产肯定是有一定概率的残次品，不可避免可能流向市场。

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但是，关键是我们能不能接受次品的比例。电动车是一个新生事物。人们可能会认为这应该是一件完美的事情，不应该出错。比如我以前开燃油车，突然买了电动车。我绝对希望它能带来更好的驾驶体验。虽然带来了很多新的体验，但是人们对新事物的容忍度还是比较低。从事故概率来看，电动车的事故概率其实比传统燃油车低很多。然而，我们现在正在大量生产。这个概率会增加吗？应该是可以提高的，我们也一直在关注能不能继续低于燃油车。第一电动:虽然电动车的起火概率低于燃油车，但用户可能更关心的是，两者的区别在于燃油车不会自燃，而电动车会自燃。冯:要解决问题，必须找到根源。我们一直在深入研究自燃的原因，以后会在标准法规中完善。第一电气:没有办法从根源上灭火？冯:除非内部的化学反应被抑制，否则外部的灭火和化学反应将继续使电池的温度上升到更高的温度，这可能会导致下一次火灾。准备灭火两次，逃生5分钟。第一电动:关于电动车着火后的灭火和逃生有什么建议吗？冯:灭火的情况比较复杂。我们最近搞清楚了一些灭火需要掌握的机制。有两种途径会导致电池烧毁。第一个是电池内部的反应路径，即化学反应和内部短路。另一条路径是外部路径，有机电解液喷发到电池外部导致起火。你灭火的时候只是把外面的火扑灭了，内部的故障路径还在发展。所以，你把外面的火灭了之后，它以后可能还会再来。也就是说，每个电池都会有多次起火的可能。但是当我们灭火的时候，只要有火，我们就要去灭火，我们可能会感到迷茫和困难。第一电气:如何从内部抑制化学反应？冯:我们希望内部的化学反应不要太剧烈，所以要有一个自我抑制的机制。能做的就是在电池中设置一些自我抑制机制，现在也有一些比较好的方法在使用。比如有一些旁通阀之类的。如果有大电流过流，电路会被旁路，防止大电流继续放电发热。这是一个比较成熟的方法。在灭火的过程中，这个阀门应该发挥作用或者能够发挥一定的作用。等大家都搞清楚这个事情之后，我们可能会有针对性的灭火。开始着火了。没关系。我需要知道你着火了多少次，现在反应到什么程度了。然后决定现在应该把火扑灭到什么程度，合理调配灭火剂，冷静应对反复喷火现象。

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第一电气:也就是说从开始到结束会喷多少次火？冯:是的，通过调研，现在我们有了一个基本的数字。理论上一个电池最多有四次，一般会发生一两次。关键是在灭火过程中，一是降温，抑制内部路径的不断发展，二是不要一下子把灭火器全部打掉。所以，对于一块电池，你得准备两次灭火机制，保证干净。但是，在系统中比较麻烦。当一个电池失控时……它会影响相邻的电池。相邻电池热失控蔓延后，会出现两次火灾。因此，在系统的整个过程中，还必须配合消防有效抑制电池之间热量的失控扩散。第一季度发生火灾后，现在我们知道一般是两次。这两次熄灭后，你才发现为什么又起火了，因为相邻的电池发现了新的热失控过程。每一次热失控过程对应两次火灾。为了灭火，你得处理电池新的热失控过程引起的火灾。因此，热量的无控制传播，也称为热量的无控制传播，必须在过程本身得到有效抑制。电池厂主要要做的是抑制单体的失控反应，包厂和汽车厂主要要做的是抑制热量的失控扩散。第一个电机:单体电池自抑制技术已经开发出来。电池之间有没有抑制技术？冯:这项技术的原理主要是隔热和散热之间的平衡，类似于筑坝或者拦洪。一旦发生这种情况，能量释放时会有很高的热梯度。如何防止这种热梯度向周边扩散，类似于高坝，但要有导流通道。因此，这是一个非常全面的过程。我们现在面临的主要问题是，做这种散热实验的成本非常大，每次都要炸掉一个电池组，但还是需要大量的实验来设计。这样我该怎么办？我们现在发展的是通过基于模型的方法和计算机模拟来分析热扩散能流，通过模型模拟寻找可能的可行方案，并针对有针对性的可行方案进行约束性设计。

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第一电气:这项技术目前应用了吗？冯:这项技术目前已经在汽车上得到应用。今年的车基本上都有扩散抑制技术，我们不用很担心。现在关键是扩散的时间。第一节着火了，然后第二节着火了。第一个灭火器喷完了，第二个火之前，人跑了吗？第一电:从第一次到第二次大概是什么时间？冯:现在我们要求的是时间，不是第一次到第二次。我们要求的是，电池组出事后，最后会有明火，对人造成伤害。这个过程，目前国家标准是5分钟。五分钟怎么算？我们做实验，各种车，包括公交车，轿车，突然跟他说车有问题，你要下车逃生的时间，包括高速停车。整个过程中，5分钟是为了保证所有人都能逃出去。预警报警系统正在应用中，用户要注意第一电:但是电池组出问题的时候，很多用户并不知道，看到明火才知道。冯:另外一个就是预警的过程。现在强制要求每辆车都要有预警功能。预警和报警，预警就是早点发现这个电池的异常状态，然后提前告知。我们现在正在和很多科学家一起研究算法，我们要求的大概检测率是95%以上的预警。第一电动:预警系统，今年的车上有吗？冯:目前在国家标准的要求下，预警的功能是每个家庭都有的。去年这个技术也是在大家都很关注的情况下快速提升的。预警和捕捉线索的能力会越来越强大。在预面，它有一个矛盾。可能预警的算法很好很灵敏，但是可能会误报。有些不是过错，但有过错嫌疑的可以报警。频繁的“狼来了”可能会对用户的驾驶体验产生影响，但要平衡好虚警和快速预警的关系。除了预警，这样的系统级事故发生后，肯定会报警。现在有时用户对预警并不警觉，往往选择……忽略它。但是报警事件确实是意外，需要第一时间上报热失控故障。现在所有型号都有这个功能。只是有些经济学家的算法不错，反应比较快，有些稍微慢一点，但是失控之后肯定会有报警信号。

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第一电动:从第一块电池到最后一个电池组需要多长时间？冯:这要看抑制热量失控扩散的效果。比如在模块层面被压制，就没有后续，很快就结束了。但是，如果整个都烧了，我们其实是做实验，看有没有可能烧一晚上。因为它有几百块电池，假设按照国标目前的要求，每两块电池之间的间隔是5分钟，总计超过500分钟，500分钟就是8个小时。一般来说，实验8个小时，温度降不下来，电池还是失控着火。第一电气:如果从第三方的角度来看，汽车着火，地下车库其他车一夜之间被烧，责任应该由谁来承担？冯:这相当于前面有许多化学反应或诱发条件的事实。谁对诱发条件负责，谁就应该承担这个责任。但目前从用户的角度来看，他只会找车企的麻烦，因为我是在你家买的车，把钱给了4S店。出了事谁负责赔偿？这也是汽车公司、电池厂、包装厂和供应商正在讨论的问题。我们的建议是，我们不应该试图推卸责任。事故发生后，要一起查找原因，解决可能存在的产品安全隐患，避免下次发生类似事故。现在保险机制不完善，谁出问题谁买单是肯定的。然而，其他合伙人却不得不一起承担支付大笔赔偿金的危机。毕竟有些事故是概率事件，或者说在认识上还是有一些不足。好在现在有保险公司在出新能源车险和电池险，以后保险公司会赔。那么保险公司的保费怎么定，它会做事故调查和企业资质调查，从而在事故赔付端形成一个比较完整的商业体系。但目前从用户的角度来看，他只会找车企的麻烦，因为我是在你家买的车，把钱给了4S店。出了事谁负责赔偿？这也是汽车公司、电池厂、包装厂和供应商正在讨论的问题。我们的建议是，我们不应该试图推卸责任。事故发生后，要一起查找原因，解决可能存在的产品安全隐患，避免下次发生类似事故。现在保险机制不完善，谁出问题谁买单是肯定的。然而，其他合伙人却不得不一起承担支付大笔赔偿金的危机。毕竟有些事故是概率事件，或者说在认识上还是有一些不足。好在现在有保险公司在出新能源车险和电池险，以后保险公司会赔。那么保险公司的保费怎么定，它会做事故调查和企业资质调查，从而在事故赔付端形成一个比较完整的商业体系。

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