专访前一天，我问：“需要我提供一份专访提纲吗？”冯旭宁的助理笑笑说：“冯博士说不用提纲，所有你感兴趣的问题都可以问。”冯旭宁，清华大学助理研究员，清华大学电池安全实验室主任，中国科协青年人才托举工程选拔人才之一。他长期从事新能源汽车动力电池系统“热安全特性、建模与管理”方面的应用基础研究。在大容量锂离子动力电池系统的热失控诱发与蔓延特性测试、机理分析、建模与防控技术方面实现了动力电池热失控特性由不可测到可测，由可测到定量可测，由定量可测到可定量预测的技术进步。翌日，清华大学汽车工程系办公楼3层，我到达时，冯旭宁还在开会。20分钟后，我见到了他。和我想象中的“主任”不一样，冯旭宁很年轻，讲话是标准理工男式的简单和逻辑分明。图为：冯旭宁会议室中还有一桌人在做讨论，他随便找了个位子坐下说，我们直接开始吧。我面露难色，意指还要录音，需要一个安静点的环境。他带着我换了一间略显狭小的办公室，有些尴尬地笑笑：“我们办公室紧张，老师学生都混着用。”在这间安静的办公室里，如助理说的那样，冯旭宁解答了所有我感兴趣的问题，其中包括“电动车自燃到底怎么引起的？电池的技术突破到了怎样的程度？用户如何灭火？用多久逃生？”冯旭宁说，从热失控的某些角度出发，磷酸铁锂电池比三元锂电池要“好”；固态电池是更安全的，但一定要在“固态”前面加个“全”字，现在这种电池还未量产，也没有车企在应用，但是大家都还很期待。他还说，特斯拉的一些充电自燃事故可能是因为快充过多导致的。现在已经有技术可以解决这个问题，但如果要求更快充电速度的话，解决方案的成本还是较高。以下为对话实录：（在不改变嘉宾原意的情况下，第一电动做了删减校对）事故复杂，原因难找，责任多方第一电动：为什么电动车安全这么大的事情，迄今为止仍然很少有权威机构去谈论？电动车自燃到底是怎样引起的？冯旭宁：首先，从企业的角度出发，它们需要维护自己的产品形象以及利益。其次，就是责任的界定。事故发生，有时是电池的原因，有时是整车的原因，还有可能是Pack厂的原因。界定清楚以后，有一方要承担责任，就可能要召回，要赔很多的钱，这方面大家都比较谨慎。最后，从调查的角度来看，电池自燃的原因比较复杂，很多因果之间的联系并不是充分和必要的。很多原因是出于“猜测”，可能那并不是真实的原因。并且，一般我们去做事故调查时，燃烧后的现场是比较惨烈的，尤其是三元电池，烧完后基本只剩灰烬，能够查出来的信息非常少，想要做后续的事故调查也非常困难。但是从研究的角度出发，我们还是希望把这个问题搞清楚，不让它再次发生。具体到操作上，我们会把所有可能诱发的原因都做重现性的实验，然后去推断它最有可能的事故起因，如果跟事故的实际情况跟实验非常接近，我们再去跟企业沟通。如果我们跟企业沟通事故调查的结果，我们肯定要签保密协议，所以也不能对外宣称哪个车哪天出事故了，它的原因是什么。但是，我们还是会知道事故车辆的一些信息。目前，我们跟国内大部分的整车厂和电池厂都建立了合作的关系，合作的焦点就是在电池安全方面，欧阳老师（欧阳明高）建立了电池安全实验室，就是为了专注于电池安全方面的研究。热失控来说，磷酸铁锂比三元的要“好”第一电动：那现在可以细化地讲一下，电池自燃的原因到底有哪些吗？冯旭宁：虽然事故有各种各样的形式，但是从失效模式上来看可以归结为机械滥用、电滥用或热滥用。不过，近期研究发现，对电池来说，在机理层面导致电池失效的是电化学滥用。这些滥用使电池的实际负荷超过了它的正常工作范围，引发一系列的化学副反应，最后导致电池的热失控。前面三种滥用现在已经被写进法规和测试标准当中，在产品出厂前已经进行了有效约束。但是机电热滥用的深层次问题是电化学的滥用，尤其是在新材料体系电池的使用过程当中，电化学滥用的问题始终存在，对应的机电热滥用形式会发生变化，有的时候在标准法规里面就没有办法预见这件事情的发生。最新的像超快速充电导致负极析锂这个问题，在标准法规里就没有约束，但是在电化学滥用层面，它的问题就已经出现了。第一电动：你讲到尤其是现在三元电池和高镍的更容易发生热失控。我之前看过一些分析，说磷酸铁锂电池热失控的温度临界值会比较高，可能在-度，三元大概在度，这是不是就意味着三元锂电池更容易热失控？更不安全？冯旭宁：之前我们做过一些统计，把电池热失控的温度分成了三类，T1是电池自生热的起始温度，T2是热失控发生时的温度，是不可逆转的温度，超过这个T2，电池会把能量全都释放出来并达到最高温度T3。相同正极材料体系的电池，因为电池设计水平的不同，T1，T2，T3方面的差异也可能很大，您提到的针对三元电池的温度临界值在℃，这可能是某些较差的样品的测试结果，用来评判三元电池的安全性是不太公平的。我们来看这三个特征温度的统计结果，当前的电池普遍采用石墨或碳负极，他们的T1是普遍相似的，反映热失控触发温度的T2反倒没什么规律，反映热失控最高温度的T3则和材料体系有关，比较有规律。T1主要是石墨负极开始失效的温度。它主要是跟负极有关，所以只要采用的相同的负极材料和类似的电解液，它们的T1应该是比较接近的。我们有一个T1的统计结果，它主要集中在-℃这个位置。只要是采用石墨或碳负极的电池，差不多都是这个结果。但是，T1也会有的好，有的不好，可以通过电解液的添加剂使得电池石墨负极表面的SEI膜增厚。SEI膜越厚，它的热稳定性就越高，所以T1可能就更高一点，也就是从T1的角度来说这款电池是更稳定的。我们针对材料体系相似的电池，测试了很多不同厂家的样品。比如说磷酸铁锂电池，它不同的样品有的T2比较高，有的T2就也会比较低。现在有些研究机构只测试了两个种类，比如说磷酸铁锂测了一款，三元测了一款，它发布出来的数据就是片面的。但是有一点是可以确定的，热失控最高温度T3是有规律的。T3是等于整个材料体系释放能量的过程。简单来说，正极有一个较高的氧化性化学势，负极有一个较低的还原性化学势。它们两个的差异显示为电池的电压，在提高电池比能量的过程中，也拉大了这个化学势差。热失控是什么过程呢？目前我们认为，热失控就是整个电化学体系崩溃以后，两个方向把整个电化学势的能量都释放出来的过程。这个过程来说，磷酸铁锂的化学势差较低，三元材料的化学势差较高。三元材料一瞬间释放出的热失控能量，肯定是要比磷酸铁锂的释放能量要多。所以从T3的角度来说，它和比能量之间的关联性还是比较强的。第一电动：所以从T3的角度来看，磷酸铁锂比三元的要“好”。冯旭宁：对，磷酸铁锂的一般就是度左右，不再高于这个数了；三元随着镍含量的增高，温度是一直在增加的，三元电池的T3可能到1度以上。固态电池前面要加“全”，目前技术尚不成熟，没有车企应用第一电动：那固态电池呢？它安全吗？冯旭宁：我们期待的、没有有机电解液、不会发生燃烧的固态电池是这样的，它必须在名字前面加一个“全”字才有效，就是“全固态”。不加“全”字的固态电池，其中还是可能有会发生燃烧的有机电解液的。用户最关心的是电池的燃烧问题。前面说，锂电池有热失控的风险，但是热失控和起火的关系不是充分必要的。起火是因为它里面的电解液是有机的，这些碳酸酯类，这类易挥发的小分子有机溶剂是很容易发生燃烧的。现有的锂离子电池在热失控的过程中，这些碳酸酯类的有机溶剂会喷出来，然后它就会在电池外面发生燃烧。液态电解液容易挥发，容易燃烧，那变成固体电解质不就稳定了，不燃烧了吗？我们所给予厚望的固态电池，从本征安全性上来说，就是有这种诱人的属性。最早大家提出固态电池的概念，就是我要把液态电解液全部都改成固态，就叫固态电池了。但是，如果在液体里面增加一些固态电解质，或者是在固态电解质里面增加一些液体，这种电池叫什么电池呢？有的人说叫半固态电池或者是半液态电池，但是半固态和半液态都是同一件事，目前都叫“固态电池”，不加“全”字。从发论文的角度来说，学界现在要求必须得是全固态电池，才是真正意义上把有机电解液全部都去掉的电池。所以，严格意义上讲，在有机电解液里面加了一些固态的，或者是在固态里面加了有机电解液，是可以打广告宣称这个电池就是固态电池了。所以，现在的固态电池安全性好不好，还得看液态电解液占的比例是多少。如果液态比例还占90%，显然其实这个失控和燃烧问题是没有很好解决的。第一电动：也就是说，全固态电池是真的可以有效提高安全性？冯旭宁：现在是这样，因为固态电池还没有大规模量产的电芯，我们的测试数据也非常有限。但有一个问题，固态电解质的涂层可能含硫、氮，这些物质在高温情况下会释放出比如说氮氧化物、二氧化硫以及硫化氢等一些高爆性气体，它的安全问题就转化成了新的问题。但是现在从安全性角度而言，为什么大家还是认为它更好一些呢？是因为它确实替代了有机电解液，你去点它也点不着，但是点它以后，它释放出来的气体会不会燃烧，会不会爆炸呢？这个是目前研究领域还不清楚的事情。第一电动：有报道称，蔚来汽车的固态电池或将进入规模生产了。以你目前对汽车行业的了解来说，现在新能源车企使用“全固态电池”的可能性大吗？冯旭宁：现在全固态电池应用于新能源汽车显然还是不成熟的。但是，中国和日本在全固态电池研发方面都是走在世界前列的，也是最有望最先做出量产的“全固态电池”，至于说规模化生产的固态电池，刚才已经明确了它的概念，显然也是有可能的。我们还是要客观看待新生事物，辩证地认识科学技术发展的过程，从锂离子电池的发展历程来看，90年代之前我们连锂离子电池都没有得用呢。说不定固态电池很快能够在工程化生产中取得突破，我们也期待这一天能够早日到来。现在来说，还没有能够达到车辆使用的“全固态电池”。它说我是固态电池，什么意思呢？通常就是在液态电解液里面加了一些固态的成分，它电池的特性还跟液态电池的非常接近，其实也是可以提高电池安全性的，但是它的比能量并不能有效得到提升。因为在原先的比能量的质量里面，增加了固态的成分以后，其实比能量不一定是增大的。第一电动：固态电池的成本高吗？有望降下来吗？冯旭宁：在规模化生产和使用之前，固态电池现在的成本肯定是比较高的，现在它的成本高也是很正常的，但是我们认为还是能降下来的。因为从电池生产的发展历程来看，如果它能够满足所有的性能要求，成本降是指日可待的。但是，它现在性能、生产制造等方面还存在诸多的问题。主要的问题是全固态的电解质相当于是干的，我们的极片也是干的。这样就导致多孔电极中间是空的，这些空隙里面是没有办法有锂离子过去的。所以，在离子传输方面就像是两块硬的板去接触在一起，中间一定有缝隙，还是需要液态去进行填充。但如果增加液态对接触不良的空隙部分进行填充，这时的比能量、性能就会贴近原先的传统电池。总之，全固态电池还是一个非常困难的研究方向。第一电动：所以对固态电池的应用来说，当前最主要的问题不是成本，而是技术方面尚不成熟。冯旭宁：对，技术上还不够成熟，大家也很努力在研究和解决问题。为什么年的时候固态电池突然火了？从电池导电的角度来说，我们希望导电率特别高，因为这样锂离子传输得快，快充和放电能力就会比较好。以前如果你拿一杯电解液和一块硬的固体，去测它们的导电率，液体电解质的导电性是明显好于固态电解质的，因此长期以来没有人

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