中航锂电:安全之路的思与行
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这家将核心技术自主研发能力和现代化管理能力作为发展根基的锂电池企业在本次展会上亮出的成果极为丰富，不仅有电芯电池模组、标准电池模组、陶瓷隔膜等，其老旧电芯梯次利用上的成果――移动式储能电源系统的模型也格外引人注目。
据了解，中航锂电自2009年成立以来，已经在动力电池、标准模块以及陶瓷隔膜等领域颇有创新建树，产品应用覆盖了电动车辆、电力储能、军事应用、轨道交通、矿用装备等领域，已出口美国、英国、韩国、德国等10余个国家。作为较早深入参与国内新能源汽车产业发展的老牌锂电池企业，曾先后与一汽、东风系、宇通客车、金龙客车、中通客车等车企合作，据了解，在不久的将来，中航锂电还将成为欧洲某著名汽车品牌的动力电池供应商。
目前中航锂电的动力电池产品广泛应用于各类新能源汽车，积累了多年的运营数据和经验，目前为止从未出现恶性安全事故。在展会上的零部件评选活动中，经行业专家评议，中航锂电位列“2016中国新能源汽车零部件十强企业”。在展会期间，中航锂电总经理助理叶丹峥和市场部部长阮艺亮抽空接受了《汽车纵横》的独家专访，就近两年新能源汽车行业的焦点问题，特别是安全这一重大课题，为我们纠正了不少认识上的误区，提供了新的观察角度。特别是以一个行业先行者的视野与我们毫无保留地分享了对锂电池产业这些年发展的困惑与深度反思，以及中航锂电的探索经验甚至是教训，对行业极具参考借鉴价值。
被误读的电池安全
《汽车纵横》：自去年以来，国内新能源汽车发生多起安全事故，引起行业及社会的广泛关注。电池一直被视为新能源汽车的“心脏”，其安全性显得更为重要。作为一家电池企业人士，从您的角度如何理解电池安全？您认为车用动力电池的安全问题通常出在哪里？
叶丹峥：单从动力电池安全来看，主要涵盖两方面：单体安全和系统安全。
现阶段，大家都特别关注单体电池的安全。单体电池安全问题主要由于内、外部短路造成。
内部短路主要由于枝晶刺破隔膜产生：
1. 在电池的使用过程中，过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷，而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入，碳负极会形成锂枝晶；
2. 过度放电导致铜箔析出沉积在正极上，形成铜枝晶；
3. 过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而造成其中部分锂离子再也无法释放出来，也会形成锂枝晶；
4. 生产过程中，电池极片间混入较大的金属碎屑和粉尘颗粒，在电池充放电循环使用过程中形成枝晶。
这些堆积起来的枝晶会刺穿正负极之间的隔膜，使电池正负极短路，进而发生过充时燃烧或者爆炸的情况。
电池系统在车辆上使用时，我们要保证电池系统在正常使用状态下是安全的，首先要保证单体电池正常使用的安全性，同时还要保证出现极端情况时，不发生恶劣安全事故。
按照传统汽车安全理论，使用过程安全防护是主动安全，极端情况下防护是被动安全。主动安全方面，单体电池的重点是保证正常充放电时的安全。正常使用的时候，电池的安全特性主要取决于正负极材料的稳定性。现阶段国内主流产品的正极材料是磷酸亚铁锂，磷酸铁锂材料自身的安全属性较好，单体容量只要不特别大，安全性都是有保证的。我们着重关注原材材料选择和生产过程管理控制，保证不在内部形成短路点。被动安全方面，为了保证在极端状态下，电池不会爆炸、燃烧，我们了选择阻燃能力好、耐过充能力好的电解液；使用了性能更好的陶瓷隔膜。更有甚者，一些电池厂家已经开始研发、使用一些类似电池内部熔断器的安全结构来保证极端状态下不出恶性事故。
总之，通过持续不断地提升材料安全属性、改进工艺方式、提升环境质量、严控产品品质，我们目前已经能够把电池单体安全问题有效控制在可以接受的程度内。
《汽车纵横》：其实从近两年的这些安全事故原因统计中可以看出，真正由于电池自身出现问题的不占主流。业内也普遍意识到电池系统安全的重要性。您刚才也提到了第二个方面，系统安全。
叶丹峥：其实近期出现的各类电动汽车起火事故，在电动汽车的三电系统中，电池最无辜。因为电池通常是在过度充放的情况下才会出问题。但充电不是电池自己充的，而是有人为或机器有指令。
我们可以看到，事故往往发生在充电过程中或者充电之后。在这期间，大量车载电池在做充电和均衡工作，也是容易出问题的时候。
其实“三电”系统的安全核心不是电池，而是是车载控制器，即高压盒。打个比方，一个城市交通的核心是道路，道路的核心是一个个十字路口。这个控制器就是车辆的枢纽、核心，它直接管理控制用电、充电、BMS、故障报警、信号显示等，也是错误最容易发生的地方。
电池往往是被充坏的。充电桩、电池，BMS、电机、控制器等，这些由不同的厂家提供，出现通信协议故障，由谁来监控？据我了解，至少在商用车领域，目前这方面没有相关严苛的要求。从我们接触的客户情况看，一些商用车厂家在这方面做得不好。
在整体车辆安全上，我们应该重新定义，传统车辆的主动安全措施大概包括电子稳定系统、警示系统、ABS、EBD等发生事故之前提醒或协助驾驶员安全驾驶车辆的配置。被动安全讲的是例如安全带、车身钢架结构、安全气囊等发生事故后有效减轻人身伤害的安全配置。但现在多数电动汽车针对电池系统的主动安全系统仅仅依靠BMS，一旦BMS有问题，需要被动安全系统工作时，缺乏必要的电池系统被动安全控制器件。不过像中通、北汽福田等商用车企已经在各自一些新能源车型上配有电池箱灭火器等安全防护措施，作用是一旦有撞车事故出现，确保电池不再受影响。
根源在思维意识
《汽车纵横》：您刚从电池安全的角度具体谈了两个层面，您认为出现这些问题的根本原因究竟是什么？下一步我们应从哪些方面进行提升和改进？
叶丹峥：我想通过一个案例来谈。某车厂电动车辆上的继电器额定电流是180A（瞬时通过电流可以达到350A），但总出现被烧化、粘连的情况（电动车辆上的继电器就像开关，接合则线路通，电流才可以通过）。为了找原因我们邀请了做继电器的一线品牌上市公司一起查看。经检查发现，根本原因是车辆高压盒的动作顺序和设计顺序不一致。所以，可以看到不是车厂和供应商没有能力，而是因为急于交付产品，没有在这方面深入检测测试。我们认为，安全问题的根子在思维上，意识上，只有认识到位，才能彻底解决。
因此我们应理性客观看待电动车安全，电池本身安全、电池系统安全在电动车安全中的角色、定位。事实上，近几年在安全方面，国家和车企要求不断提升，电池企业投入了大量的人力物力来改进单体电芯性能，电池系统产品的整体安全能力和水平进步很快，但对系统集成的设计验证特别是电池堆热管理的系统集成验证能力有待大幅度提高。
此外，电机、电控、充电安全仍需深挖，近两年来，国家在充电桩领域出台不少支持政策，也拿出了补贴，不少企业疯上此类项目。充电桩的产品整合和技术提升迫在眉睫。
在这些方面，国内一些企业的做法、思想意识与国外尚有差距。例如，我们很熟悉的一位欧洲客户，它产品设计中整车控制器在最上层，直接管控充电、电机、BMS等功能器件，以电池系统的实际情况来控制车辆的行驶速度，纠正不好的驾驶习惯，以满足安全和循环寿命的需求。反观国内企业和用户，大家往往只追求续驶里程，电池过充过放时常发生。电池损坏、车辆抛锚就要求退、换，长远看并不利于整体产品水平和技术的提高。
安全的“不能”不可怕
《汽车纵横》：是不是可以理解为，目前新能源汽车的安全问题在技术层面理论上是都可以解决的，关键在于安全意识和思维方式？
叶丹峥：我认为在安全上，乘用车和商用车企业还应区别对待。中航锂电从2007年开始研发生产车用动力电池产品，与国内的许多乘用车和商用车企业都有过接触甚至合作。对于这两类企业在这方面的差别，深有体会。我个人认为，电动车的安全问题在“不能”，即在有些方面还不知道如何更安全，还要继续学习、研究。
我们感觉，国内不少乘用车企业对车辆的安全体系有深入的认知和认可，他们在招标过程中能提出非常多的检测测试标准，例如我们曾参与某乘用车企业的电池招标，仅仅是招投标过程就论述了200多个质量技术点，其中有70多个是关于安全的。我们后期要做近500个测试。
从另一个角度看，这些年来国内乘用车企业虽然一直顶着合资和外资企业市场竞争中的巨大压力，但确实在竞争过程中学习提高很快，关于车辆的生产体系和标准有更深的理解，其学习引进的相关标准体系更为谨慎严苛。我们在这个角度再反观相关部委此前出台的暂停三元锂电池在新能源商用车上应用的通知，会有一点不一样的思考。后续，随着市场对新能源商用车的要求越来越高，安全系统的协同设计也会进一步加快，有理由相信，未来电动车安全性，会在“不能”中越来越好。
《汽车纵横》：中航锂电对于车用动力电池安全有哪些具体解决方案和实践？目前的应用成果如何？
阮艺亮：我理解的新能源汽车的安全性，还是要从整车层面看。作为电池企业，我们电池产品的研发生产也是基于完整的整车开发做的。
具体到电池本身，中航锂电在电化学安全、电气安全、结构安全、整车策略安全等方面都有自己的解决方案。
首先在电化学安全上，我们的产品主要有磷酸铁锂和三元电池两大类，目前主流是磷酸铁锂。我们将陶瓷隔膜功能性进行优化改善（与厦门大学联合研发）后应用在我们产品上，目前在这方面我们走得比较靠前，没有恶性事故发生。
还有电解液，我们2009年在产品研发过程中就为其加入阻燃成分，即使电芯中的电解液由于外部原因有一定的挥发或漏出也不会燃烧。在正负极涂布上也采取量子级分析，防止枝晶刺穿隔膜造成内短路。通过多年的研究实践，中航锂电在电化学方面积累了不少经验，目前做得相对到位。
关于电气安全，我们在接插件、通信协议、电池管理系统、高压线束等方面在不同温度湿度条件下做了很多测试，包括系统级的高压绝缘、外短路、过流等，经过一系列严格实验认证后才应用到产品上。
我们电池箱体防火、阻燃和防腐蚀设计均符合或超越行业标准。防护结构的箱体、支架、模组框架和固定结构都经过实验验证。实验中，在电池受到机械震动、冲击、挤压、穿刺等各种极端情况下，我们的产品最多有一股青烟冒出，没有其他不安全情况发生。
在新能源整车结构设计上，中航锂电早在2010年与国内做新能源汽车较早的整车企业开展了很多工况测试工作。在2010-2013年期间，我们还参与了国家电网主导的换电模式，做了很多测试，我们的产品在国内第一批换电项目中有大量应用。
电池“短寿”，一半原因在使用
《汽车纵横》：近年来，从示范推广城市到推广应用城市试点，许多地方都采购了大量新能源汽车特别是客车产品用于城市交通运营。在具体使用过程中，电池的衰减、实际使用寿命问题也引起了各方关注。您认为出现这些现象的原因主要有哪些？中航锂电的产品在这些方面表现如何？
阮艺亮：中航锂电电池产品的相对稳定性，在国内处于前列水平。关于电池的衰减，一半的原因出现电池上，确实电池企业都还有很多工作要做。
但还有一半原因，其实是使用问题，用车人往往把纯电动车型当燃油车来用，但二者的使用方式、保养方式都不相同。
从这些年来我们了解到的情况看，一是在国家强有力的政策推动下，新能源汽车产销两旺，但实际上有些车辆被售出后没有被及时投入使用，有的车甚至被交付后连续在库房停放两个月以上。电池箱内部有电池管理系统、通讯GPRS模块等，在上传下达的通讯过程中都会耗电，有微小的放电电流，长期不用则会出现严重衰减。在特别在冬、夏季，电池出现严重的自放电现象。再加上目前行业内的电池管理系统水平鱼龙混杂，有的电池企业与车企的配套不够紧密，产品与整车配合得不够好，出现电池过放之后不好充电等问题，人们往往认为是电池不行。
二是使用不够规范，在养护方面没概念。比如用户不了解不同功率的充电桩是用来匹配不同类型的车辆的，如同有些人在为手机充电时随便找线找电源，或者在不了解电池性能的情况下滥用快充模式。很多车企及车辆运营公司的操作人员并不具备相关的专业养护知识，所以我们需要更多的售后力量，细化售后服务，与我们客户一起共同提高。
三是车上油门改电门之后，司机的驾驶习惯还没有改过来。燃油车的发动机、变速箱、离合器已经匹配得很完美了，但电机、电控、电池这三电的匹配才刚起步，所以开电动车要爱护一点，不要经常猛踩电门，会导致电流瞬间增大。
其实这些也都属于正常现象，各方对新生事物的理解、接纳都需要一个过程，一方面我们中航锂电一直在努力提升电池的各项性能。另一方面，我们在与公交公司等车辆运营公司这种集团客户对接时，会定期为他们做使用、保养方面的全方位培训，每个月两次到四次不等。
低温应用的取与舍
《汽车纵横》：在前几批推广应用城市中也包括不少地理位置上更靠北的城市，电动汽车在低温环境下的正常使用是这些区域真正实现大面积推广的重要课题。目前中航锂电的产品在低温条件下表现如何？遇到了哪些问题？有哪些解决方案？
叶丹峥：现在我们提供给所有商用车包括物流车客户的产品中区分北方车和南方车，北方车上要加加热板，南方车则不用加。但这些措施实际上不解决根本问题。
例如，要进北京、上海市场必须通过地方标准认证，其中有一项是IP68（电池箱密闭标准），简而言之就是车辆电池箱在水位线下浸泡额定时间，电池箱不漏电，不发生安全问题。曾经出现过因大面积下雨，水泡电池箱导致漏电，烧了若干辆车企产品的情况。
但这一标准对电池组的热管理提出了更严苛的要求，这对车企系统集成设计要求也很高。如何解决不透风又能及时散热？液冷应该是未来商用车和乘用车电池包系统热管理的有效途径。
目前国内已经有整车和电池企业声称其产品分为南方电池和北方电池，他们的主要做法是在电池原材料中添加低温性能好的材料，这是可以实现的。还可以利用车载空调的循环系统，接进电池箱进行温度调控，这也是解决方向，目前国内很多厂家都在做。
目前中航锂电的产品可以做到零下35度放电，零下10度充电，但还不敢批量销售。因为有取就有舍，取了低温性能，在常温循环方面还需要进一步提高能力。
尴尬的产能规划
《汽车纵横》：近两年来，随着国内新能源汽车产销量的飞涨，国内动力电池产能频频告急。特别在一些车企盲目追求上量的情况下，一些不合格电池产品也流向市场。中航锂电目前的产能情况如何？都遇到过哪些问题？未来关于产能有哪些规划？
叶丹峥：我们预计到今年年底，产能可以达到年产2.5GW的铁锂电池，1GW的三元电池，从2018年年底到2019年中旬，预计年产3GW的铁锂电池和5GW的三元电池，到2020年，总产能预计达到10-12GW。
但这些只是规划，其实我们心里很矛盾。从某种程度上讲，去年的供不应求是病态的，不是常态的，去年在国家财政政策的大力支持下，各车企产销量上得都很快，我们感觉2015年真的好辛苦。
但到了今年，由于“骗补”核查，大部分企业在上半年处于停产状态，我们的电池生产产能也没能够全部释放。接近年底，虽然各种补贴政策未出台，推广目录不开放情况还在持续，但是各个企业又开始自筹资金加快生产，我们重新开始加快生产节奏，但总是跟市场需求差一点点。
《汽车纵横》：其实近几年来，新能源汽车行业在国家和地方的政策大力扶持下发展迅速，但有些时候，政策的不确定性和延续性不够好也确实给企业带来困扰。特别自今年年初骗补事件被揭开，各项核查整顿工作开始启动，很多企业都在观望。作为电池企业的负责人，您对行业政策方面有哪些思考和建议？
叶丹峥：比如补贴，我认为应该补用车方，分出商用车和乘用车。把新能源乘用车比作绿色家电，就像节能灯，就是补贴到个人。
未来这个产业以主机厂为核心，三电系统加上产业链上的其他企业共同朝一个目标走，这个目标应当用市场的语言提出来，引导产业走向。在现有的体制、资源优势下，四部委的配合应该更紧密一些，甚至可以考虑为促进这一重要的战略性新兴产业的发展而设立一个专门的协调机构，看到发展就要改革，短期设立一个部门，能拉动一个重要产业的发展也是值得的。
从2007年到2011年，这个行业最初起步最艰难的时期我经历过，从电池行业来看，这些年也走过不少弯路。早年的“十城千辆”工程令整个行业振奋，产能快速扩张，但最后推广结果不尽如人意。然后扩张到25城，再到近40个城市和城市群，补贴等财政支持政策也跟上，电池产能又不够用了。今年年初开始查骗补，电动车又出推荐目录，再到目录不发，一些电池企业深受其苦。比如有的电池厂刚按车企要求下功夫把产品整改完毕，成本也更低，但由于没有推荐目录，车企不得不全面选择已经有推荐目录的企业的产品，要求他们不断提升产能，产能是说有就有的吗？！车企为此而有订单不敢接。
《汽车纵横》：您刚才谈到了这些年行业遇到的种种问题，作为这个行业的资深人士，您认为这些年来锂电池行业有哪些重要进展？中航锂电作为老牌锂电池企业，在这些进展中都起到过哪些作用？您对未来的前景怎么看？
叶丹峥：我认为近十年来，锂电池行业解决了四个问题：
一是电池容量。2008年前后，业内普遍认为三元锂电池能做到5安时，铁锂类电池最多能实现20安时。2009年，我们拿出了容量在160安时左右的铁锂电池，并在市场上大量销售。从此，铁锂电池的容量多数稳定在50-200安时之间。此类电池容量从两位数上升到三位数，我们中航锂电的做法打开了行业的思路，应该说在其中也发挥了巨大作用。
二是陶瓷隔膜的大量使用，有效解决了卷芯电池和叠片电池的安全问题。中航锂电和厦门大学共同研发了陶瓷隔膜技术，并在国内较早应用于电池生产，早于行业平均水平两年左右。
三是电池生产全面解决了生产自动化。国内电池行业近十年来从最早的手工生产到半自动到全自动化生产，据了解目前自动化比例普遍超过80%，虽然还需要很多人做辅助，生产线水平与国外尚有差距，但已能做到人在线外。主流大型电池企业做得更好，已经可以和日韩企业比肩了。
在这方面，中航锂电通过一系列技术、设备升级，实现PACK组装线由自动化向智能化升级，极大提高动力电池PACK成组的规模化生产效率和品质。同时通过对先进装备生产线的技术开发，有助于提高电池国产生产装备智能化水平。我们一直坚持了借力引智、合作研发的新思路，把国内外先进的技术理念、生产经验和制造工艺创新引进，灵活运用于科研生产中。通过与国内先进电池设备厂商联合攻关，采用智能机器人、视觉识别系统、基于工业总线技术的可编程控制系统等手段，自主集成自动化生产线，电池生产效率提升20%，节约人工成本75%，关键装备的各项技术指标已达到国际先进水平。
第四，锂电池应用在各类市场上的关键技术都已经被认知、发现、做过基础研究，包括车、储能、移动电源、空间站、舰船、军用等方面。
我们将在国内国际市场上以车用、储能为核心，在全面提升企业核心竞争力的同时，抢抓机遇，塑造全球绿色能源系统金牌供应商的企业形象。上一个十年，这个行业发展得很艰苦，但后面十年，我想会越来越好。