1、對(duì)電池來說，是否安全最重要？
是的，沒有安全性，各種功能都是水中望月。實(shí)際上，鋰電池能夠開始實(shí)用化，也是因?yàn)榘踩赃_(dá)到了公眾可以接受的程度。
對(duì)于現(xiàn)在的電池產(chǎn)品，“鋰電池” 并不是很正確的稱呼，這在 2019 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)的時(shí)候，我就多次解釋過。我們現(xiàn)在常用的 “鋰電池” 實(shí)際上是 “鋰離子電池”，而真正的鋰電池，目前只在一些特殊場(chǎng)合會(huì)使用。兩者的區(qū)別，從原理來說還是相差比較大，鋰離子電池本質(zhì)上是鋰離子從高濃度流向低濃度環(huán)境，從而形成電流，這種類型的電池屬于濃差電池，而鋰電池則是以金屬鋰作為負(fù)極，發(fā)生氧化還原反應(yīng)之后形成電流，與一般的鋅錳干電池原理相同。
鋰電池的能量密度遠(yuǎn)超鋰離子電池，只是循環(huán)次數(shù)偏低。但是，生活中幾乎只見鋰離子電池而不見鋰電池，最核心的原因就是，鋰電池很不安全，因?yàn)榻饘黉囉鏊?、遇氧都可能?huì)發(fā)生反應(yīng)，然后發(fā)熱，最后引起爆炸?？赡芄娪X得，鋰離子電池也不安全啊，隔三差五地炸，但如果我們用的是真正意義的鋰電池，現(xiàn)在這點(diǎn)事故根本不夠看的。
也正是因?yàn)榘踩圆?，現(xiàn)在即便是為特殊用途開發(fā)鋰電池，成本也大得驚人。前兩周剛剛在一家工廠里調(diào)研，為了設(shè)計(jì)一款特種鋰電，工廠需要除濕器全開，每天的電費(fèi)近三萬(wàn)塊。即便如此，良品率還是很低，每天也就生產(chǎn)幾千只小電芯而已，每瓦時(shí)的生產(chǎn)成本高達(dá) 20 元左右。作為對(duì)比，常規(guī)鋰離子電池的生產(chǎn)成本不超過 1 塊錢。
所以，安全就是命，命都沒了，錢也就賺不著了，為了安全，付出的代價(jià)也是驚人的。鋰離子電池能夠廣泛使用，是因?yàn)樗陌踩詥栴}雖然存在，但威脅不到它的巨大價(jià)值。
2、鉛酸電池安不安全？
如果按鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)來說，安全。比如，很多鋰離子電池不能過穿刺，一針扎下去，電池就爆了，但鉛酸就沒這個(gè)問題。
這是因?yàn)?，鋰離子電池里面通常裝的是可燃的電解液，準(zhǔn)確的說，是導(dǎo)電鹽和可燃性的溶劑，這些溶劑包括碳酸酯類、醚類、酯類等等。一旦電池被扎透，正負(fù)極直接相連，也就是出現(xiàn)了短路，那么電池快速放電，溶劑就會(huì)被點(diǎn)燃，最后可能引起爆炸。這其中的細(xì)節(jié)原理不是一兩句話說得清的，如果想了解細(xì)節(jié)，建議從電池的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)學(xué)起。
鉛酸電池當(dāng)然沒這個(gè)問題，它的電解液是硫酸，具體原理中學(xué)都學(xué)過。所以，要說它針刺安全，說得通，但要是真的用針扎鉛酸電池，我們會(huì)覺得它安全嗎？
顯然也不會(huì)，硫酸漏液能是什么安全的事嗎？更何況，在正常使用過程中，鉛酸電池是會(huì)釋放含硫氣體的，總有一部分硫酸會(huì)被還原成二氧化硫，這也是有毒的。在陸地上沒什么關(guān)系，可是想想看，在水下艦艇中，這些有毒氣體釋放不出去，結(jié)果會(huì)怎樣？
所以，鉛酸電池是否安全，完全是用鋰離子電池的語(yǔ)境在說，但它的安全性并沒有想象中高。
舉個(gè)不太恰當(dāng)?shù)睦?，?duì)于 “姚明會(huì)打球” 這個(gè)命題，我們認(rèn)為成立，是因?yàn)槲覀兡J(rèn)這是在籃球領(lǐng)域里這么說，可要是姚明哪天找那個(gè)不會(huì)打球的劉胖子玩，劉胖子帶他參觀國(guó)乒訓(xùn)練場(chǎng)，一個(gè)十七八歲的小將，穿著印有 “中國(guó)” 的運(yùn)動(dòng) T 恤對(duì)著姚大個(gè)子下戰(zhàn)書：“聽說姚主席很會(huì)打球？” 你猜姚明會(huì)怎么說？
所以，安全性并不只是一個(gè)維度，鋰離子電池被戳破了會(huì)爆炸，鉛酸電池被戳破了有腐蝕性，這都是不安全因素，只是爆炸給人視覺上的沖擊力更大一些罷了。
3、鋰離子電池能不能做到安全？
可以。
現(xiàn)在的鋰離子電池通常會(huì)加入阻燃劑，防止電解液因?yàn)槎搪返仍蚨紵谝欢ǔ潭壬辖鉀Q了安全性問題。
當(dāng)然，還有更直接的，用固態(tài)電解質(zhì)，徹底實(shí)現(xiàn)不可燃燒不會(huì)爆炸。
上個(gè)圖吧，我們最近的一次電池在第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的穿刺測(cè)試。
可以看到，滿電電池在針刺以后，一點(diǎn)反應(yīng)都沒有。
出于敏感行業(yè)保密的要求，我不能展示更多的資料，但實(shí)際上這電池也通過了跌落、擠壓等測(cè)試，但它還不是最安全的，還有一款扔在烤爐里都沒事，這就可以想見它們可以用在哪些用途了。
現(xiàn)在的問題是，為啥我們印象中的鋰離子電池非常不安全，容易爆炸？
此前幾年手機(jī)和汽車的起火爆炸事件，的確讓人記憶深刻，甚至業(yè)內(nèi)人士都知道一些儲(chǔ)能電站的事故，但是真正推波助瀾的，還得說是電動(dòng)自行車。
就在這兩天，杭州的一起電動(dòng)自行車悲劇，貼一個(gè)鏈接：
一聲巨響！杭州一電動(dòng)車行駛中突然起火，父女瞬間被火團(tuán)包圍！10 秒鐘后，一群人沖了過來…_騰訊新聞
這起事故非常慘烈，比成都電梯里發(fā)生的那一起還要慘。
如果論事故率，電動(dòng)自行車要遠(yuǎn)高于手機(jī)和新能源汽車，而且手機(jī)和汽車大多是充電時(shí)起火，人未必在現(xiàn)場(chǎng)，但是電動(dòng)自行車卻經(jīng)常是在使用過程中突然起火。
這其中的原因，很大程度是因?yàn)槌杀緣嚎s導(dǎo)致。以杭州這起事故為例，電動(dòng)自行車的電池更換過，價(jià)格僅為 500 元。一般電動(dòng)自行車用的電池是 48 伏 20 安時(shí)，能量是 960 瓦時(shí)，也就是將近 1 度電。正規(guī)企業(yè)鋰離子電池的生產(chǎn)成本，大約每瓦時(shí)能壓縮到 0.5 元，所以這樣一個(gè)電池，正規(guī)廠家生產(chǎn)的話，光電芯的成本最低就得 500 塊了，再算上電池管理系統(tǒng)、外殼、導(dǎo)線以及銷售費(fèi)用和利潤(rùn)等，能控制在 1000 元就非常低了，實(shí)際得賣到 1500 元左右才正常。那么，500 元的電池會(huì)是怎么個(gè)來歷？
這里本來還想說點(diǎn)細(xì)節(jié)，不過想想這可能會(huì)教唆不法之徒找到生財(cái)之道，還是算了?；疑a(chǎn)業(yè)鏈么，腦補(bǔ)就好了。
4、既然鋰離子電池是因?yàn)闃O端控制成本導(dǎo)致容易爆炸，為什么不用更便宜的鉛酸電池替代？
好了，說到問題的核心了。
很多人都不理解：既然鋰離子電池太貴，有些人偷工減料導(dǎo)致容易起火，那干脆還用鉛酸電池不好嗎？
也不是不可以，但消費(fèi)者不買單。
電動(dòng)自行車的新國(guó)標(biāo)的確也是一個(gè)因素，但是需要注意的是，新國(guó)標(biāo)和老國(guó)標(biāo)對(duì)比，電動(dòng)自行車的重量要求從不高于 40 公斤提高到了不高于 55 公斤，可以說是大幅度放寬了要求。以上面說到的 960 瓦時(shí)電池為例，用鉛酸電池制造，重量差不多要 20 公斤，的確很重，而鋰離子電池的重量大約是 8 公斤。如果鋰離子電池原來能夠做到整車 40 公斤的話，鉛酸電池也不難做到 55 公斤，這不是技術(shù)問題。
問題在于，有人愿意自己的車上成天帶著一只重達(dá) 20 公斤的電池來回跑嗎？騎起來很笨重不說，如果需要拆下來充電，那可真就是體力活兒了。
所以，至少在電動(dòng)自行車領(lǐng)域，鉛酸電池是被市場(chǎng)淘汰下來的，便宜的優(yōu)勢(shì)抵不過輕量化的實(shí)際需求。
至于在汽車領(lǐng)域，鉛酸電池早在一百多年前就被證明不適合用來做電動(dòng)汽車了。愛迪生造電動(dòng)汽車的時(shí)候，用的還是鐵鎳電池，當(dāng)時(shí)的續(xù)航超過 200 公里，比得上現(xiàn)在一些不思進(jìn)取的電動(dòng)汽車廠商了，就這還被汽油車摁在地上摩擦了一百多年，鉛酸電池何德何能？
實(shí)際上，就連現(xiàn)在最不怕重量問題的一些場(chǎng)景都在考慮更換鋰離子電池。比如水下艦艇，本身就要增加配重，鉛酸電池用著還挺合適。但是現(xiàn)在，艦艇的功能越來越多，鉛酸電池也成了累贅，鋰離子電池也開始被重視起來了。
最后還是總結(jié)一句吧。鋰離子電池的安全性沒有想象中那么低，鉛酸電池也沒有想象中那么高。鋰離子電池的不安全，一方面是技術(shù)問題，這是可以改良的，另一方面是成本控制問題，這取決于人性。鋰離子電池對(duì)鉛酸電池的換代，主要是市場(chǎng)行為。
