在全國政協(xié)常委、國家“863”計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目總體專家組組長、清華大學教授、“中國電動汽車百人會”執(zhí)行副理事長歐陽明高看來，今年三元鋰電池的比能量預計將達到180Wh/kg。

隨著下游應用要求的提高及技術的進步，鋰電池比能量將逐步上升，美國能源部預計今后5-10年，也即是到2025年，單體到達大約350-400Wh/kg左右；真正到系統(tǒng)，可能在250Wh/kg。而這，也將是鋰電池所能達到的性能極限。

根據(jù)國外的趨勢，中國2020年高比能量電池目標也是要達到300Wh/kg，壽命1500次，系統(tǒng)比能量大約210Wh/kg(比現(xiàn)在約提高1倍)。在邁向高比能量鋰電池的過程中，動力電池比能量提高，續(xù)駛里程上升，且成本有所下降，屆時電動汽車將可以與燃油車競爭。

當一切朝著所有人的預期方向發(fā)展時，有一點卻必須引起高度重視：經(jīng)預測判斷，未來幾年動力電池比能量的確會逐步上升，但安全性并沒有隨之提升。

深諳技術的人想必都清楚，動力電池比能量越高，安全性面臨的挑戰(zhàn)越大。而一旦動力電池缺乏安全性，一切研究都將變得毫無意義。所以，在業(yè)內致力于提高動力電池比能量的同時，務必將安全性列為重點研究對象。

幸好不少動力電池與整車企業(yè)已開始意識到這一問題。

在今年11月20-21日即將舉行的2015廣州國際電動汽車產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，歐陽明高等業(yè)內權威專家，比亞迪、廣汽集團、北汽新能源、宇通客車、上汽集團等國內領先新能源車企，寧德時代新能源(CATL)、中航鋰電等國內第一梯隊動力電池企業(yè)，將共聚一堂商議新能源汽車產(chǎn)業(yè)各個環(huán)節(jié)的“突圍”之策。

尤其值得一提的是，動力電池安全性是上述會議的重要議題之一。一直在動力電池產(chǎn)品上注重安全性且產(chǎn)品經(jīng)過實踐考驗的CATL將在會議上與業(yè)內分享“決定動力電池系統(tǒng)性安全風險的若干因素”，將有益于推動整個行業(yè)重視動力電池安全性。

事實上，動力電池安全性問題概括起來叫“熱失控”，也就是到達一定的溫度之后，就不可控了，溫度直線上升，然后就會燃燒爆炸。而過熱、過充、內短路、碰撞等是引發(fā)動力電池熱失控的幾個關鍵因素。

在CATL與業(yè)內分享安全及防護創(chuàng)新技術之前，下文將結合歐陽明高的觀點，先針對引發(fā)動力電池安全問題的幾個要素分別提出應對之策：

(1)過熱觸發(fā)熱失控

導致動力電池過熱的原因來自于電池的選型和熱設計的不合理，或者外短路導致電池的溫度升高、電纜的接頭松動等，應該從電池設計和電池管理兩個方面來解決。

從電池材料設計角度，可以開發(fā)來防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應；從電池管理角度，可以預測不同的溫度范圍，來定義不同的安全等級，從而進行分級報警。

(2)過充電觸發(fā)熱失控

今年的一起純電動大巴起火事件原因就在于“過充電觸發(fā)的熱失控”，具體則是電池管理系統(tǒng)本身對過充電的電路安全功能缺失，導致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導致的。

針對這類過充電的原因，解決辦法首先是查找充電機的故障，這可以通過充電機的完全冗余來解決；其次是看電池管理合不合理，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。

值得注意的是，隨著電池的老化，各個電池之間的一致性會越來越差，這時過充就更容易發(fā)生。這需要進行整個電池組的均衡，來保持電池組一致性。

比如采用“先并后串”這一最常見電池組組合方法的串聯(lián)的電池組，在解決單體一致性問題后，最好的情況是擁有與最小容量的單體一樣大的容量。有了這個一致性之后，容量回升了，同時也能防止過充。

為了實現(xiàn)一致性，必須有一種方法對各個單體進行容量估計。歐陽明高建議，可以根據(jù)充電曲線的相似性來進行全體電池組狀態(tài)的估計。

也即是說，只要知道了其中一個單體電池的充電曲線，其他的曲線應該跟它是相似的。經(jīng)過曲線變化，它們可以近似重合，曲線變化的過程中間的這些差異就很容易計算。根據(jù)一個單體可以推算出其他的單體。有了這樣的方法，就可以進行上文提到的一致性的均衡，當然這種算法的時間過長，需要進行簡化。

(3)內短路觸發(fā)熱失控

波音787客機曾因電池爆炸起火。在查找事故原因時，發(fā)現(xiàn)電極和隔膜上有金屬物，產(chǎn)生了內短路。雖然專家無法100%確認熱失控是由內短路觸發(fā)的，但它是最可能的原因，因為找不到其他原因，且內短路沒辦法“浮現(xiàn)”。

電池制造雜質、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內短路。這種內短路是緩慢發(fā)生的，時間非常長，而且不知道它什么時候會出現(xiàn)熱失控。若進行試驗，無法重復驗證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復由雜質引起的內短路的過程，都在研究當中。

要解決內短路問題，首先要找到產(chǎn)品品質好的電池廠商，選擇電池及電池單體容量；其次對內短路進行安全預測，在沒有發(fā)生熱失控之前，要找到有內短路的單體。

這意味著必須要找到單體的特征參數(shù)，可以先從一致性著手。電池是不一致的，內阻也是不一致的，只要找到中間有變異的單體，就可以將其辨別出來。

具體而言，正常的一個電池的等效電路和發(fā)生了微短路的等效電路，方程的形式實際上是一樣的，只不過正常單體、微短路的單體的參數(shù)發(fā)生了變化。可以針對這些參數(shù)來進行研究，看其在內短路變化中的一些特征。

其中特征之一就是內短路單體的電勢差，比較其內阻跟其他單體的差異。歐陽明高提出，研發(fā)人員要利用模型來進行單體的辨識。