在2010中國綠色產業和綠色經濟國際博覽會上，上海通用汽車推出了鋰電池短途電動汽車，這款車是專門為城市市民上下班設計的。（本報記者 原小瑛 攝）

    
      編者按 本報在11月23日刊發《電動汽車“心臟”期待化工攻關》一文，報道了電動汽車商業化的瓶頸在于其核心部件鋰電池尚待化工技術的突破。文章刊發后不久，本報收到了江蘇常熟合眾環保能源技術研究所所長沙永康的一篇文章。文章提出，除了核心材料需要攻關外，鋰電池的安全問題更是橫亙在技術發展中的一道門檻。沙永康是一位長期致力于新能源研究的專業人士。我們認為，他的觀點對當前國內正在迅猛發展的電動汽車產業是個提醒。現將其全文編發，供業內人士參考。

    中國對新能源汽車的熱情所帶來的風潮，正在使曾經在移動通信和移動視聽方面帶來極大便利的鋰電池成為最熱門的競爭和關注點之一。但是，當更多人在續航里程、電池壽命以及充電站等方面絞盡腦汁時，一個非常重要的根本問題似乎被忽視了，那就是——它足夠安全嗎？

    爆炸威力比炸彈還厲害

    鋰電池是個天使。1978年3月，供職于美國埃克森石油公司的化學家斯坦利·韋廷漢姆發明鋰電池。鋰是自然界已知最輕的金屬，因此相比當時其它電池而言，比能量最大，即質量最小最輕，而且大電流充、放電、自放電等性能十分優異。由此引發了世界上科技界、企業界的大力研發。其中日本索尼公司為了其“隨身聽”產品找到方便且可反復充、放電的電池，經十幾年的研發，率先形成商用。適逢移動電話問世，鋰電池為之微型化、輕量化作出了貢獻。后來鋰電池又普及于微型電子產品，如音樂播放器上。如今我們開始用于電動工具、電動汽車上。

    但是，鋰電池也是個魔鬼。今年9月，美國聯合包裹服務公司（UPS）運營的一架波音747－400型貨機在阿拉伯聯合酋長國迪拜墜毀，兩名機組人員喪生。美國聯邦航空管理局經調查后指出，失事客機載有大量鋰電池，鋰電池在空運過程中可能因過熱而起火爆炸。

    去年，一個荷蘭人買了美國蘋果公司的一款鋰電池智能手機，某天將手機隨意放在家里的桌上，處于待機狀態的手機突然發出一陣怪異的聲音。他預感可能手機電池出了問題，馬上沖過去把手機從窗戶扔出去。手機還未等落到窗外的花園里就炸開了。蘋果公司為了不讓事態擴大，賠付了一筆巨款。

    還有未見諸報端的安全事故。2008年，北京一家電動汽車研發機構在做鋰電池充放電試驗的時候，突然電池起火，所幸研究人員就在旁邊，迅速切斷了電源，沒有造成傷亡。如果無人在場的話，后果會很嚴重。另外幾年前，某高校汽車研究所，一輛鋰電池電動汽車晚上突然起火，連同旁邊的一輛老爺車一同化為灰燼。

    手機鋰電池內含鋰金屬約5克，一輛電動微轎車，若儲電30千瓦時，其電池組內含鋰金屬約50千克。儲電160千瓦時的公交大客車含鋰在250～300千克。手機電池的爆炸尚會令人談虎色變，一組微轎電池若發生萬一，后果不可想象。倘若是儲電160千瓦時的電動公交大客車發生爆炸，無疑相當于一個炸彈，而且還是一個大炸彈。

    美國研究者稱，手機鋰電池爆炸是1/500萬的機率。手機里裝有1塊鋰電池，爆炸的概率不大。而公交大客車如用手機鋰電池串并聯成電池組的話，要安裝約1萬塊鋰電池，爆炸的概率則上升到1/500。

 
    當然，真正商業化的電動汽車不會用手機鋰電池來組裝電池組，而是用容量比較大的鋰電池來組裝，但也需要幾百上千塊鋰電池。同時，大容量電池和小容量電池各有各的問題。用小容量電池組裝，爆炸機率高，但是它個小，容易散熱。用大電池組裝，爆炸機率低，但是它不容易散熱，無疑又增加了安全隱患。雖然電動汽車上配備有電池管理系統，可以適時給電池散熱，在一定程度上降低了風險，但問題是高溫只是引發電池爆炸的一個原因，并不是全部。

    目前，鋰電池在手機和音樂播放器上已經不可或缺。為了最大程度降低風險，美國交通安全管理局（TSA）建議，鋰電池手機和音樂播放器電池使用應注意以下幾點：一是使用原裝充電器。二是使用原裝電池。三是不要將電池處于高溫環境下，并且避免膨脹。四是不要改裝電池。五是充電時不可通話或放電。

    根據TSA以上建議的第五條：充電時不可通話或放電來看，現在電動汽車鋰電池有邊充電、邊放電的工況，這是否安全、合適需要研發者進一步實驗證明。

    爆炸原因尚未找到

    目前，世界各國的鋰電池專家都沒有搞清楚何種情況下鋰電池會爆炸，何種情況下不會爆炸。可怕就可怕在這里，因為無法對癥下藥，各種能想到的防范措施也就無法做到萬無一失。

    鋰電池爆炸的原因有待破解，但顯然與其自身的構成要素脫不了干系。

    一是正負極短路引發爆炸。通常一塊鋰電池由正極、負極、隔膜、電解液、單體外包裝等五大要素組成。當年，索尼公司研制成功的第一批商用鋰電池，其正極由鋰的化合物鈷酸鋰制成。但由于鈷屬于稀有金屬，后來多采用錳、鐵、釩、鎳等以及高分子合成材料，甚至以空氣作為電極之媒介。不同的正極材料，其能量、安全性、工作電壓各異。負極由石墨及各種混合、合成、復合材料擔當。石墨分子的空間，是供鋰離子儲存的空間格子。

    充電時，正極的鋰離子絕大部分轉移至負極的空格內。當負極上鋰離子過度積聚到一定極限，鋰離子就會溢出，生成枝狀晶體。這些晶體生長蔓延，刺破隔膜，使正負極接觸，于是短路就發生了。此時的短路會瞬間釋放出大量的熱，使容易發熱的和燃燒的電解質沸騰起來，最終爆炸，稱為熱失效。此外高溫、刺穿、擊穿、金屬屑連通以及車輛碰撞造成對電池的擠壓都成為正負極短路出現熱失效的原因。

    二是自身化學反應導致爆炸。鋰電池本身具有自放電的特征，即在電池外界不充、不放的條件下，它內部也在進行程度快慢不一的化學反應。性能優異的電池則自放電率低，反之則自放電率很高。這種內部的化學反應會使得一部放在桌子上的音樂播放器在關機狀態發生爆炸。

    三是快充快放導致爆炸。充電放熱、放電吸熱是鋰電池的一個特征，但有時候充電太快也會出現發熱的現象。這是因為化學反應來不及將電能轉化為化學能，放電時電池升溫則是化學能來不及轉化成電能所致。因此充電時一般有管理系統而無恙，但放電時反而會出問題。基于這樣的原理，鋰電池放電的電流不宜太大，若電流太大、持續時間太長或許會使化學反應劇烈而升溫發熱，乃至起火爆炸。

    事實上，現在宣傳的有關于鋰電池能快充電、快放電的概念，是相對鉛酸電池等快一點而已。但若超出鋰電池充放電之極限，危險也許就在不遠處潛伏。至于鋰電池到底合適多大電流放電，應由實際來定。但對于汽車行駛工況而言，瞬間大電流放電是常事，這對鋰電池來說是個考驗。

    現在，充放電的過程是可控的，可以通過制造工藝、金屬粉末、人工等降低危險性，但電池內自身化學反應目前尚難以控制。

    所以，基于安全性等原因，歐美、日本企業均把電動汽車作為中長期研發項目，預計2015年、2020年、2030年商用的都有。而我們似乎急了一點，計劃在未來2～3年要達到規模量產，這在技術上毫無把握。國外是在試驗，而我們卻在押注賭博，試圖“彎道超車”，由此帶來的風險極大。

    如何回收利用暫無良策

    如果說鋰電池在使用過程中是一個微型活火山，那么報廢后的鋰電池似乎是一個死火山。報廢后只要不解體，鋰電池的五大要素齊全，其化學反應便不會中斷，只是程度降低。有可能在外界某種條件的觸發下出事故。所以鋰電池生產企業和研究機構目前就像對待核燃料一樣，將報廢后的鋰電池單獨封存在倉庫里，視其為危險物品，不敢碰它。

    其實廢舊鋰電池封存起也存在安全隱患。2003年，武漢硚口漢西一路的長江板材市場內的一處廢置廠房失火，火災引燃了一房間內堆積的廢鋰電池。電池遇到高溫紛紛連環爆炸。據附近居民反映，響聲如同炸彈接連爆炸一般，一直持續了十幾分鐘。由于鋰電池內部的化學成分，干粉滅火器一度無法滅火。最后大火將整間屋子燒光，只剩下一些鋰電池的外殼。

    如果按照中國政府2009年頒布實施的《汽車產業調整和振興規劃》，到2011年，電動車、混合動力車、氫燃料電池車將達到50萬輛，那么屆時將有數十萬輛新能源汽車駛上城市街頭。一輛公交車最多兩年就得換一批電池，轎車則根據行使里程數來決定鋰電池的使用年限。但肯定的是，市場上的鋰電池數量將劇增，同時封存在倉庫里的報廢鋰電池也將劇增。

    很可惜，目前鋰電池的回收利用是世界性難題。各國都沒有研發出工廠化的回收技術和設備。國內在廢舊鋰電池的回收管理上更是一片空白。手機廢舊鋰電池多年來就處于無人管的狀態。但是手機鋰電池畢竟個小、含有鋰的量也少，另外這些電池分散在各處，降低了風險。車用鋰電池可就大不一樣了，大量的鋰電池聚集在一起，風險大大增加。

    目前電動汽車只是在示范，問題還不大，如果未來幾年電動汽車滿街跑的話，大量的報廢電池怎么來解決？由此可見，電動汽車的使用雖然解決了環保問題，又帶來了安全問題。想要兩全其美，任重道遠。

近幾年，鋰電池著火爆炸的事故頻頻發生。圖①今年6月，南京一輛停在路邊的鋰電池電動自行車自燃。圖②今年9月，揚州仙鶴寺圍墻外的充電站在給自行車充電時突然起火，仙鶴寺險些被毀。圖③今年9月，泉州一輛電動自行車突然起火爆炸。圖④2003年武漢一廢棄廠房的鋰電池起火爆炸，只剩下一堆鋰電池外殼。  （CFP 供圖）