锂电池发明人获诺奖,诺贝尔奖获得者锂电池

张堪

5月10日晚，四川成都丛树佳苑小区一电梯内，一辆电动自行车发生爆炸。瞬间，浓烟和明火吞没了电梯里的所有人，包括一名5个月大的婴儿在内的5人受重伤。令人担忧的事故现场监控视频让人不敢直视，让公众对电动车的安全性产生了怀疑和担忧。

说到电动车，首先要从技术上区分电动自行车(电瓶车)和电动车，也就是非机动车和机动车。根据相关规定，行驶速度低于每小时20公里、车重不超过40公斤的判定为非机动车(电动自行车，又称电瓶车)，而最高设计行驶速度为每小时20 ~ 50公里、车重超过40公斤的判定为轻便摩托车，最高设计行驶速度超过每小时50公里的判定为摩托车。

根据这一规定，前者视为非机动车，后者两轮、四轮电动车为机动车。其实事故的关键不在于是机动车还是非机动车，而在于它的驱动力是一块电池。初步调查显示，涉案电动自行车商标为“凌薇”，由浙江永康樊玲工贸有限公司生产，该品牌电动车系自行采购配件组装而成，仅销售100余辆即停止生产。所以，这是一辆不折不扣的不合格“山寨”电动自行车。至于它用的是哪种蓄电池，现在还无法确认。由此可见，电池驱动的车辆已经成为巨大的安全隐患。

可以作为电动车动力的电池有很多种，包括铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等。现在锂离子电池被厂家广泛使用。人们认为锂离子电池相对安全、轻便、易充电、续航能力强。

2019年，美国的约翰·古德诺(John Goodenough)、M·斯坦利·维廷汉(M . Stanley Wittingham)和日本的阿基拉·吉野获得了诺贝尔化学奖。获奖的原因是他们发明了一种轻便的锂离子电池，可以以可控的方式转换能量。手机，笔记本电脑，电动车都可以用，是一项非常有潜力的技术。

锂电池是以锂金属或锂合金为负极材料，以非水电解液为电解液的电池，分为锂金属电池和锂离子电池两种。1912年，刘易斯成功研制出锂金属电池。但金属锂电池化学性质活泼，易爆炸，环保要求高，很难普及。20世纪70年代，Goodenough等人发现，当锂电池负极嵌入石墨/石墨烯中时，锂离子可以驻留在由六个碳组成的“晶格”中。在制造各种电池正极材料时，锂离子也可以嵌入金属氧化物组成的“晶格单室”中。比如含锂的二氧化钴，锂离子就驻扎在钴和氧构筑的框架之间。因为每一个锂离子都生活在一个“单间”里，它们不会发生剧烈反应而爆炸，从而提高了电池的安全性和可靠性。由于没有金属锂的相互碰撞，锂离子电池更加安全，可以充电数百次，不会造成性能下降。1991年，这项锂离子电池技术投入商业应用。

但是，“更安全”不等于“绝对安全”。在锂离子电池广泛应用于电动车后的今天，越来越多的电动车发生爆炸。新能源汽车国家监管平台数据显示，电动汽车与电池相关的安全事故占61%。因为市场上锂离子电池占大多数，所以锂离子电池难辞其咎。

从技术上来说，虽然大多数人认为锂离子电池比铅酸电池更安全，但也有很多专业人士认为铅酸电池更安全。其实手机锂离子电池也经常爆炸。据国际统计，手机爆炸的概率是千万分之一；公交车锂离子电池的能量远高于手机，爆炸的概率更高，所以锂电池未必真的安全。当然，铅酸电池等电池也不能完全保证其安全性，还有技术上改进的空室。

但是很多电动车自燃，主要是使用和管理的问题。据2020年上海381起电动自行车爆燃火灾事故统计，34.7%由电池故障引起，21.8%由电池过充引起，8.9%由短路引起，3.8%由自燃引起，2.9%由接触不良引起，27.5%由其他原因引起。

那么，电动车比燃油车更容易爆燃吗？答案是否定的，国内外多项统计数据显示，燃油车相比电动车，爆燃概率更高。新能源汽车国家监管平台数据显示，我国燃油汽车燃烧事故每年约为2 ~ 4起/万辆，电动汽车为0.9 ~ 1.2起/万辆，前者是后者的两倍多。然而，为什么人们似乎不那么担心燃油车爆燃呢？为什么电动车爆燃事故比燃油车更惨烈？统计显示，80%的电动车火灾发生在充电过程中，90%造成人员伤亡的电动车火灾是由放置在门厅、过道、楼梯间等处的电动车引起的。这说明电动车起火多发生在室内和建筑物内，所以与室外起火的燃油车相比，电动车造成的灾害更多，危害更大。

虽然《中华人民共和国消防法》和《物业管理条例》明确规定，严禁电动车进入建筑物，严禁在建筑物的共用走道、楼梯间、安全出口等公共区域停放电动车或为电动车充电，但管理单位往往无法执行这样的规定，小区居民对电动车进入建筑物视而不见。众所周知，人们心目中无害的电池和汽油一样危险。大家都知道汽油易燃易爆，一般不会带回家。在加油站给机动车加油也是司机的常识，由安检员严格管理和监督。不吸烟，不打手机，加油不熄火。然而，在社区和家庭中充电是无人监管的，没有人认为电池甚至比汽油更危险易燃易爆。

因为电动自行车可以进入室内，造成的伤害更大。一辆电动自行车在室内自燃。30秒后，有毒气体会覆盖整个房间。90秒后温度会达到200℃，100秒内人会窒息。三分钟后，火场温度达到上千摄氏度，一辆电动自行车产生的毒气足以杀死数百人。同时，电动自行车燃烧产生大量黑烟，容易导致建筑内光线不足，人员难以及时疏散。锂离子电池和铅酸电池自燃引起的火灾很难扑灭，只能烧尽，造成更大的人员伤亡。

目前在电池安全性达不到“绝对安全”的情况下，要减少电动车自燃事故的危害，首先要把监管到位，把电动车当猛兽，不要让它进房间。统计数据显示，截至2019年，我国两轮电动车保有量已达3亿辆，年产量3695万辆。如果这些“猛兽”陆续进入室内，很难想象人们面临着多大的潜在危险。

给电动车充电相当于给燃油车加油。现在没有硬性的监管制度。居民应该将电动自行车放在车棚或露天，无论是充电还是搁置。同时，应在居民区和公共场所全面设置充电桩，满足电动汽车充电需求。

要想大大降低电动汽车爆燃的概率，避免其危害，最终的解决办法是提高电池的安全性。诺贝尔奖对锂离子电池的背书，并不意味着锂离子电池的安全性没有得到空的提升。这一领域的研究人员需要继续努力提高锂离子电池的安全性，开发比锂离子电池更安全、更高效的电池，这是社会对新能源的新要求。