访动力电池安全技术新领军者——发明家王武生

2016年11月9日是全国第26个消防日，消防日主题是“消除火灾隐患，共建平安社区”。当天，CCTV《焦点访谈》播放了题目为《电动车：火灾新成因》特别节目，节目透露：据统计，进入2016年以来，在南宁市发生的火灾中，近一半是因电气原因引发的，其中电动车引发的火灾占的比重最大，占到全市火灾总量的25%。根据公安部消防局近日发布数据显示，今年来，全国因电动车引发的较大以上火灾5起，造成21人死亡。这些事故的发生的主要原因竟是仅几公斤重的电动自行车电池，可以想象一个重量几百公斤的汽车动力电池的危险性是多么大！

▲上图为CCTV《焦点访谈》 20161109期节目《电动车：火灾新成因》视频截图

一辆小小的电动车为何屡屡引发火灾亡人事故？根据近年来电动车火灾事故总结，消防部门指出当前电动车火灾发生的原因主要集中在充电环节。前不久，韩国三星Note7手机频发爆炸事故,一代机皇Note7就此驾崩,爆炸门直接导致三星股价大跌，三天市值蒸发千亿元，更创下近五年来的最大跌幅。爆炸门事件不仅使三星市值暴跌，同时，三星还将承受巨大的直接经济损失，更重要的是，这一事件让全球消费者对三星品牌产生的不信任和坏印象，在未来几年内都将难以抹平。由此看来，电池的安全性越来越成为电动车等新能源汽车使用过程中的关键性问题。

▲上图为王武生就环保发明接受媒体专访

为了更好地确保电动车等新能源汽车的制造和使用安全，实干发明家王武生组建了一批强大的技术团队，经过不懈的努力探索，王武生和他的团队研究出一种提高新能源汽车动力电池安全性的方法技术。为了更好的了解安全动力电池技术，我们采访了王武生先生。王武生，2005年《汽车制造与修理》教授级高级工程师；华东理工大学机械与动力工程学院教授；国家汽车标准委员会车身分标委员会委员；上海市第四届创造发明奖；松江区第二届拔尖人才；上海市领军后备人才；上海市松江区市民最喜爱的“我们松江人”获奖人。

记者：王教授，请问您研究动力电池安全的初衷是什么？

王武生：新能源汽车作为一种民用的交通工具，其安全性非常重要，关系到广大乘员的生命财产安全。除此之外，目前中国新能源汽车面临着：电池环保回收利用难题、电池更换成本高即使用寿命以及锂资源短缺等问题，作为能源和环保技术研发人，解决目前中国新能源汽车所面临的各种问题是我的职责所在，是我的奋斗目标和意义所在。

记者：我们都知道进入2016年以来，市场上的电动车等新能源汽车越来越多，随之带来的电池安全问题也更加明显，王教授能否从技术的角度为我们分析这些电池安全问题所产生的原因呢？

王武生：锂离子电池在使用过程中不断地充放电，引起热胀冷缩，同时由于不断地运动，导致电极材料与集流体的分离。分离后的电极材料不断地向机械强度最低处移动，最后集中形成堆积现象——我们常说的手机电池“鼓包”现象。由于电极材料的堆积会对隔膜产生挤压，内电阻增加甚至于将隔膜磨穿，引发爆炸或燃烧。

在电极材料的移动过程中，同时会对正负极的表面产生磨损，使原来光滑的表面变得粗糙。粗糙的表面在进行充放电的过程中，在表面进行的电化学反应会产生尖端“放电”现象，就如避雷针一样，使电化学反应的强度大于其它部分，从而引发表面产生枝晶，枝晶的产生会引发隔膜穿孔现象，产生短路从而导致燃烧爆炸的发生。虽然电池行业都知道长枝晶是引起爆炸的主要原因，但到底为什么长枝晶，一直没有发现长枝晶的机理，我们是世界上最早也是唯一发现其原因的。

记者：你认为三星的note7的爆炸门事件是这个原因引起的吗？

王武生：不是！三星的note7虽然也是由于长枝晶引起内部短路造成的爆炸，但这种枝晶的产生不是由于长期使用导致的磨损表面引起的，而是由于生产工艺中缺少一个关键环节生产引起的，不仅是三星的电池，现在所有的锂离子电池从发明到现在都缺少这个环节。这个生产环节的缺失会造成电极产生边际长枝晶效应，从而在非常短的时间内引发爆炸。我有次在做电解试验时仅仅只有八个小时正负极板就短路了。我认为三星的电池爆炸主要是边缘长枝晶效应引起的。

记者：你的意思是所有的锂离子电池都会产生爆炸？那为什么只有note7发生爆炸呢？

王武生：是的。如果不解决这个生产工艺的缺失，应该是所有的锂电池都会发生爆炸！实际上很多电池都发生了爆炸如苹果手机、索尼电池，只是爆炸没有三星的这次影响大而已！

记者：那你能解决吗？

王武生：我已经解决了这个技术缺陷，只要在现在的生产设备中增加一个环节就可以完全解决，并且不用对现在的设备改造，与现有的生产设备是兼容的。也只需增加万分之五的成本，几乎不影响生产成本。

记者：那你为什么不与三星联系？三星公司为什么不使用呢？有报道说三星是由于生产管理漏洞造成的电池爆炸，你怎么认为？

王武生：事实上我与三星的总经理联系过，他只是礼节性地回复了我。为什么不用我的发明，这是大公司的通病，他们自认为自己的研发能力非常强大，对他人的技术从来就是不屑一顾。我们只要想想昨天世界上最强大的手机公司诺基亚就明白了，当初的诺基亚的研发团队上千人，他们根本就不接受他人的先进技术，历史正在重演，今天的三星如果不及时更新技术就是昨天的诺基亚！其实三星的生产管理还是非常严格的，但奇妙的是：越是严格的管理越想生产高品质的电池，电池的安全反而越差！质量相对好一些的山寨手机的电池反而相对安全一些！因为他们在生产中歪打正着地部分地弥补了生产工艺的缺失。

记者：面对市场上电池安全越来越明显的问题，您致力于研究的安全动力电池技术有何优势所在呢？

王武生：首先我们通过对电极材料的表面进行改性处理，有效地防止了电极材料与集流体脱离，从而避免了隔膜的穿孔，提高了动力电池的安全性。同时，我们在现在的生产线上增加了防止边缘枝晶产生的生产工艺，从源头上防止了枝晶的产生。

我们的技术优势主要有三个方面：第一，无需对现有的电极材料等进行任何的化学改性，仍然采用原来的材料，只进行物理表面处理。第二，生产工艺及生产设备不作任何的改变，只增加一个生产环节。第三，只增加生产成本的千分之一。

感谢王武生教授接受我们此次的采访，从采访中我们发现，王武生对安全动力电池技术的研究对解决市场上新能源汽车动力电池的安全问题具有里程碑的意义，我们相信在王武生及其团队的努力下，动力电池安全技术一定能够更上一个台阶，在不久的将来，电池的安全问题将不再成为我们使用新能源汽车的障碍。

连线人物：

王武生，华东理工大学机械与动力工程学院教授；2005年《汽车制造与修理》教授级高级工程师；国家汽车标准委员会车身分标委员会委员；上海奇谋能源技术有限公司总经理；上海市第四届创造发明奖；松江区第二届拔尖人才；上海市领军后备人才；上海市松江区市民最喜爱的“我们松江人”获奖人。

王武生在长期的创造过程中取得了丰富的科技创新成果，共取得了几百项发明，获得了国家知识产权局颁发的四十多项发明专利证书和四项美国专利。其中，发明的《WFY-1汽车碰撞模拟台车》，改变了利用线性变量叠加合成非线性曲线的传统方式，采用直接利用金属管的变形吸能的原理，实现了波形再现，真正实现了自主开发，打破了德国、美国在此技术领域的垄断，被中国汽车认证中心、国家汽车监督检验中心（上海）等采用，列为上海市高新技术成果转化项目，获上海市第四届创造发明专利三等奖。《限荷预紧式安全带》的发明，打破了美国专利技术垄断，填补国内空白，它采用限力式安全带大幅度提高了乘员的安全性，被中国奇瑞汽车公司、江淮汽车公司等采用，被列为上海专利二次开发项目。作为全国汽车标准化技术委员会会员，参与了多项国家标准的制定，如《汽车安全带标准》、《汽车安全气囊标准》并且主持起草《车辆前下部防护装置》的国家标准，是上海市第一次自主负责起草和制定的汽车行业的国家标准。针对高原战士缺氧及部分边远地区的小型医院缺少医用氧气的状况，开发了《家庭实用、车用小型电解制氧机》，获得第十届全国发明银奖，据此发明制造的产品获第十届全国发明新技术产品金奖。《安全带紧急锁止试验台》试验装置原来一直依赖进口，每台进口需19万马克，经过对比试验，该产品完全达到国外同类产品的性能，操作更为简单，填补了国内空白，价格仅需人民币20万元，已被中国汽车产品认证、解放军总装备部定远试验场、602直升机研究所采用。除了在发明中取得了丰富的成果外还发表论文十多篇，其中在国家一级期刊共发表了具有创新理念和独特见解的论文6篇。

为了展现当今在各行业、各领域取得卓越科技创新成绩的企业及人物的风采，进一步营造技术创新良好环境，培育科学精神和创新文化，增强我国企业自主创新能力和核心竞争力，推动我国企业科技创新工作不断向更高层次发展，中国科技新领军者栏目组决定举办《中国科技新领军者展播》系列活动，其宗旨是：寻找科技标杆，引领榜样价值；提高创新能力，聚焦科技新领军者；交流产品心得，提供创业分享；发布科技报告，打造中国世界品牌。