訪動(dòng)力電池安全技術(shù)新領(lǐng)軍者——發(fā)明家王武生

 　　2016年11月9日是全國(guó)第26個(gè)消防日，消防日主題是“消除火災(zāi)隱患，共建平安社區(qū)”。 當(dāng)天，CCTV《焦點(diǎn)訪談》播放了題目為《電動(dòng)車：火災(zāi)新成因》 特別節(jié)目，節(jié)目透露：據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)入2016年以來(lái)，在南寧市發(fā)生的火災(zāi)中，近一半是因電氣原因引發(fā)的，其中電動(dòng)車引發(fā)的火災(zāi)占的比重最大，占到全市火災(zāi)總量的25%。根據(jù)公安部消防局近日發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，今年來(lái)，全國(guó)因電動(dòng)車引發(fā)的較大以上火災(zāi)5起，造成21人死亡。這些事故的發(fā)生的主要原因竟是僅幾公斤重的電動(dòng)自行車電池，可以想象一個(gè)重量幾百公斤的汽車動(dòng)力電池的危險(xiǎn)性是多么大!

　　▲上圖為CCTV《焦點(diǎn)訪談》 20161109期節(jié)目《電動(dòng)車：火災(zāi)新成因》視頻截圖

　　一輛小小的電動(dòng)車為何屢屢引發(fā)火災(zāi)亡人事故?根據(jù)近年來(lái)電動(dòng)車火災(zāi)事故總結(jié)，消防部門(mén)指出當(dāng)前電動(dòng)車火災(zāi)發(fā)生的原因主要集中在充電環(huán)節(jié)。前不久，韓國(guó)三星Note7手機(jī) 頻發(fā)爆炸事故,一代機(jī)皇Note7就此駕崩,爆炸門(mén)直接導(dǎo)致三星股價(jià)大跌，三天市值蒸發(fā)千億元，更創(chuàng)下近五年來(lái)的最大跌幅。爆炸門(mén)事件不僅使三星市值暴跌，同時(shí)，三星還將承受巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失，更重要的是，這一事件讓全球消費(fèi)者對(duì)三星品牌產(chǎn)生的不信任和壞印象，在未來(lái)幾年內(nèi)都將難以抹平。由此看來(lái)，電池的安全性越來(lái)越成為電動(dòng)車等新能源汽車(愛(ài)基,凈值,資訊)使用過(guò)程中的關(guān)鍵性問(wèn)題。

　　▲上圖為王武生就環(huán)保發(fā)明接受媒體專訪

　　為了更好地確保電動(dòng)車等新能源汽車的制造和使用安全，實(shí)干發(fā)明家王武生組建了一批強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)不懈的努力探索，王武生和他的團(tuán)隊(duì)研究出一種提高新能源汽車動(dòng)力電池安全性的方法技術(shù)。為了更好的了解安全動(dòng)力電池技術(shù)，我們采訪了王武生先生。王武生，2005年《汽車制造與修理》教授級(jí)高級(jí)工程師;華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授;國(guó)家汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)車身分標(biāo)委員會(huì)委員;上海市第四屆創(chuàng)造發(fā)明獎(jiǎng);松江區(qū)第二屆拔尖人才;上海市領(lǐng)軍后備人才;上海市松江區(qū)市民最喜愛(ài)的“我們松江人”獲獎(jiǎng)人。

　　記者：王教授，請(qǐng)問(wèn)您研究動(dòng)力電池安全的初衷是什么?

　　王武生：新能源汽車作為一種民用的交通工具，其安全性非常重要，關(guān)系到廣大乘員的生命財(cái)產(chǎn)安全。除此之外，目前中國(guó)新能源(10.41 +0.19%,買(mǎi)入)汽車面臨著：電池環(huán)保回收利用難題、電池更換成本高即使用壽命以及鋰資源短缺等問(wèn)題，作為能源和環(huán)保技術(shù)研發(fā)人，解決目前中國(guó)新能源汽車所面臨的各種問(wèn)題是我的職責(zé)所在，是我的奮斗目標(biāo)和意義所在。

　　記者：我們都知道進(jìn)入2016年以來(lái)，市場(chǎng)上的電動(dòng)車等新能源汽車越來(lái)越多，隨之帶來(lái)的電池安全問(wèn)題也更加明顯，王教授能否從技術(shù)的角度為我們分析這些電池安全問(wèn)題所產(chǎn)生的原因呢?

　　王武生：鋰離子電池在使用過(guò)程中不斷地充放電，引起熱脹冷縮，同時(shí)由于不斷地運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致電極材料與集流體的分離。分離后的電極材料不斷地向機(jī)械強(qiáng)度最低處移動(dòng)，最后集中形成堆積現(xiàn)象——我們常說(shuō)的手機(jī)電池“鼓包”現(xiàn)象。由于電極材料的堆積會(huì)對(duì)隔膜產(chǎn)生擠壓，內(nèi)電阻增加甚至于將隔膜磨穿，引發(fā)爆炸或燃燒。

　　在電極材料的移動(dòng)過(guò)程中，同時(shí)會(huì)對(duì)正負(fù)極的表面產(chǎn)生磨損，使原來(lái)光滑的表面變得粗糙。粗糙的表面在進(jìn)行充放電的過(guò)程中，在表面進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生尖端“放電”現(xiàn)象，就如避雷針一樣，使電化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度大于其它部分，從而引發(fā)表面產(chǎn)生枝晶，枝晶的產(chǎn)生會(huì)引發(fā)隔膜穿孔現(xiàn)象，產(chǎn)生短路從而導(dǎo)致燃燒爆炸的發(fā)生。雖然電池行業(yè)都知道長(zhǎng)枝晶是引起爆炸的主要原因，但到底為什么長(zhǎng)枝晶，一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)枝晶的機(jī)理，我們是世界上最早也是唯一發(fā)現(xiàn)其原因的。

　　記者：你認(rèn)為三星的note7的爆炸門(mén)事件是這個(gè)原因引起的嗎?

　　王武生：不是!三星的note7雖然也是由于長(zhǎng)枝晶引起內(nèi)部短路造成的爆炸，但這種枝晶的產(chǎn)生不是由于長(zhǎng)期使用導(dǎo)致的磨損表面引起的，而是由于生產(chǎn)工藝中缺少一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)生產(chǎn)引起的，不僅是三星的電池，現(xiàn)在所有的鋰離子電池從發(fā)明到現(xiàn)在都缺少這個(gè)環(huán)節(jié)。這個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的缺失會(huì)造成電極產(chǎn)生邊際長(zhǎng)枝晶效應(yīng)，從而在非常短的時(shí)間內(nèi)引發(fā)爆炸。我有次在做電解試驗(yàn)時(shí)僅僅只有八個(gè)小時(shí)正負(fù)極板就短路了。我認(rèn)為三星的電池爆炸主要是邊緣長(zhǎng)枝晶效應(yīng)引起的。

　　記者：你的意思是所有的鋰離子電池都會(huì)產(chǎn)生爆炸?那為什么只有note7發(fā)生爆炸呢?

　　王武生：是的。如果不解決這個(gè)生產(chǎn)工藝的缺失，應(yīng)該是所有的鋰電池都會(huì)發(fā)生爆炸!實(shí)際上很多電池都發(fā)生了爆炸如蘋(píng)果手機(jī)、索尼電池，只是爆炸沒(méi)有三星的這次影響大而已!

　　記者：那你能解決嗎?

　　王武生：我已經(jīng)解決了這個(gè)技術(shù)缺陷，只要在現(xiàn)在的生產(chǎn)設(shè)備中增加一個(gè)環(huán)節(jié)就可以完全解決，并且不用對(duì)現(xiàn)在的設(shè)備改造，與現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備是兼容的。也只需增加萬(wàn)分之五的成本，幾乎不影響生產(chǎn)成本。

　　記者：那你為什么不與三星聯(lián)系?三星公司為什么不使用呢?有報(bào)道說(shuō)三星是由于生產(chǎn)管理漏洞造成的電池爆炸，你怎么認(rèn)為?

　　王武生：事實(shí)上我與三星的總經(jīng)理聯(lián)系過(guò)，他只是禮節(jié)性地回復(fù)了我。為什么不用我的發(fā)明，這是大公司的通病，他們自認(rèn)為自己的研發(fā)能力非常強(qiáng)大，對(duì)他人的技術(shù)從來(lái)就是不屑一顧。我們只要想想昨天世界上最強(qiáng)大的手機(jī)公司諾基亞就明白了，當(dāng)初的諾基亞的研發(fā)團(tuán)隊(duì)上千人，他們根本就不接受他人的先進(jìn)技術(shù)，歷史正在重演，今天的三星如果不及時(shí)更新技術(shù)就是昨天的諾基亞!其實(shí)三星的生產(chǎn)管理還是非常嚴(yán)格的，但奇妙的是：越是嚴(yán)格的管理越想生產(chǎn)高品質(zhì)的電池，電池的安全反而越差!質(zhì)量相對(duì)好一些的山寨手機(jī)的電池反而相對(duì)安全一些!因?yàn)樗麄冊(cè)谏�產(chǎn)中歪打正著地部分地彌補(bǔ)了生產(chǎn)工藝的缺失。

　　記者：面對(duì)市場(chǎng)上電池安全越來(lái)越明顯的問(wèn)題，您致力于研究的安全動(dòng)力電池技術(shù)有何優(yōu)勢(shì)所在呢?

　　王武生：首先我們通過(guò)對(duì)電極材料的表面進(jìn)行改性處理，有效地防止了電極材料與集流體脫離，從而避免了隔膜的穿孔，提高了動(dòng)力電池的安全性。同時(shí)，我們?cè)诂F(xiàn)在的生產(chǎn)線上增加了防止邊緣枝晶產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，從源頭上防止了枝晶的產(chǎn)生。

　　我們的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要有三個(gè)方面：第一，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的電極材料等進(jìn)行任何的化學(xué)改性，仍然采用原來(lái)的材料，只進(jìn)行物理表面處理。第二，生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備不作任何的改變，只增加一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。第三，只增加生產(chǎn)成本的千分之一。

　　感謝王武生教授接受我們此次的采訪，從采訪中我們發(fā)現(xiàn)，王武生對(duì)安全動(dòng)力電池技術(shù)的研究對(duì)解決市場(chǎng)上新能源汽車動(dòng)力電池的安全問(wèn)題具有里程碑的意義，我們相信在王武生及其團(tuán)隊(duì)的努力下，動(dòng)力電池安全技術(shù)一定能夠更上一個(gè)臺(tái)階，在不久的將來(lái)，電池的安全問(wèn)題將不再成為我們使用新能源汽車的障礙。

　　連線人物：

　　王武生，華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授;2005年《汽車制造與修理》教授級(jí)高級(jí)工程師;國(guó)家汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)車身分標(biāo)委員會(huì)委員;上海奇謀能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理;上海市第四屆創(chuàng)造發(fā)明獎(jiǎng);松江區(qū)第二屆拔尖人才;上海市領(lǐng)軍后備人才;上海市松江區(qū)市民最喜愛(ài)的“我們松江人”獲獎(jiǎng)人。

　　王武生在長(zhǎng)期的創(chuàng)造過(guò)程中取得了豐富的科技創(chuàng)新成果，共取得了幾百項(xiàng)發(fā)明，獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的四十多項(xiàng)發(fā)明專利證書(shū)和四項(xiàng)美國(guó)專利。其中，發(fā)明的《WFY-1汽車碰撞模擬臺(tái)車》，改變了利用線性變量疊加合成非線性曲線的傳統(tǒng)方式，采用直接利用金屬管的變形吸能的原理，實(shí)現(xiàn)了波形再現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)了自主開(kāi)發(fā)， 打破了德國(guó)、美國(guó)在此技術(shù)領(lǐng)域的壟斷，被中國(guó)汽車認(rèn)證中心、國(guó)家汽車監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)等采用，列為上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，獲上海市第四屆創(chuàng)造發(fā)明專利三等獎(jiǎng)�！断藓深A(yù)緊式安全帶》的發(fā)明，打破了美國(guó)專利技術(shù)壟斷，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，它采用限力式安全帶大幅度提高了乘員的安全性，被中國(guó)奇瑞汽車公司、江淮汽車(12.34 +0.90%,買(mǎi)入)公司等采用，被列為上海專利二次開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。作為全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)會(huì)員，參與了多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，如《汽車安全帶標(biāo)準(zhǔn)》、《汽車安全氣囊標(biāo)準(zhǔn)》并且主持起草《車輛前下部防護(hù)裝置》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是上海市第一次自主負(fù)責(zé)起草和制定的汽車行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)高原戰(zhàn)士缺氧及部分邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型醫(yī)院缺少醫(yī)用氧氣的狀況，開(kāi)發(fā)了《家庭實(shí)用、車用小型電解制氧機(jī)》，獲得第十屆全國(guó)發(fā)明銀獎(jiǎng)，據(jù)此發(fā)明制造的產(chǎn)品獲第十屆全國(guó)發(fā)明新技術(shù)產(chǎn)品金獎(jiǎng)。《安全帶緊急鎖止試驗(yàn)臺(tái)》試驗(yàn)裝置原來(lái)一直依賴進(jìn)口，每臺(tái)進(jìn)口需19萬(wàn)馬克，經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，該產(chǎn)品完全達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的性能，操作更為簡(jiǎn)單，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，價(jià)格僅需人民幣20萬(wàn)元，已被中國(guó)汽車產(chǎn)品認(rèn)證、解放軍總裝備部定遠(yuǎn)試驗(yàn)場(chǎng)、602直升機(jī)研究所采用。 除了在發(fā)明中取得了豐富的成果外還發(fā)表論文十多篇，其中在國(guó)家一級(jí)期刊共發(fā)表了具有創(chuàng)新理念和獨(dú)特見(jiàn)解的論文6篇。

　　為了展現(xiàn)當(dāng)今在各行業(yè)、各領(lǐng)域取得卓越科技創(chuàng)新成績(jī)的企業(yè)及人物的風(fēng)采，進(jìn)一步營(yíng)造技術(shù)創(chuàng)新良好環(huán)境，培育科學(xué)精神和創(chuàng)新文化(17.99 +0.78%,買(mǎi)入)，增強(qiáng)我國(guó)企業(yè)自主創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)企業(yè)科技創(chuàng)新工作不斷向更高層次發(fā)展，中國(guó)科技新領(lǐng)軍者欄目組決定舉辦《中國(guó)科技新領(lǐng)軍者展播》系列活動(dòng)，其宗旨是：尋找科技標(biāo)桿，引領(lǐng)榜樣價(jià)值;提高創(chuàng)新能力，聚焦科技新領(lǐng)軍者;交流產(chǎn)品心得，提供創(chuàng)業(yè)分享;發(fā)布科技報(bào)告，打造中國(guó)世界品牌。

　　《中國(guó)科技新領(lǐng)軍者展播》欄目組踐行“聚焦科技新領(lǐng)軍者、整合優(yōu)勢(shì)資源、打造權(quán)威品牌”的信念，以專業(yè)報(bào)道和誠(chéng)信服務(wù)的媒體品質(zhì)打造科技領(lǐng)域最具影響力的媒體，更多精彩內(nèi)容歡迎搜索關(guān)注。