為什么會炸?是大家對鋰電池的好奇。怎么能不炸?是廠家們要死磕的難題。
出品：虎嗅駐西南編輯
作者：雨林下、梓楠法師
11月29日，甌鵬動力在一場發(fā)布會中公開控訴知名鋰電池廠家國軒高科存在電芯原材料方面的質(zhì)量缺陷。這是繼北京豐臺4.16儲能電站爆炸事件后，國軒高科再次被推上風口浪尖，也引發(fā)了市場對新能源汽車電池安全的高度關注。
工信部上半年的數(shù)據(jù)顯示，中國新能源汽車目前已累計推廣超過550萬輛，產(chǎn)銷量連續(xù)6年居全球第一。隨著普及度的提升，大大小小的事故也讓人們越發(fā)重視新能源車的安全，尤其是對核心零部件——鋰電池的穩(wěn)定性提出了更高要求。
為什么會炸?是大家對鋰電池的好奇。怎么能不炸?是廠家們要死磕的難題。
缺陷可見，隱患難現(xiàn)
鋰電池的危險性正源于其所含的“鋰”，金屬鋰本身活潑，具有強腐蝕性，遇到濕氣非常容易發(fā)生化學反應，釋放出易燃的氫氣，同時溫度超過180℃熔點也會自燃。盡管加了昂貴的鈷元素來維穩(wěn)，但鋰電池整體發(fā)展還不成熟，始終存在未知隱患。
國網(wǎng)四川電動汽車公司相關專業(yè)人士告訴虎嗅，除了化學反應的不確定性，鋰電池也還有物理缺陷帶來的問題。
一種是肉眼顯性易見的，比如因生產(chǎn)工藝造成的正負極污染、殼體凹凸變形、塑料膜破裂、劃痕等。
另一種是隱性的天生不良，表面或者短期看不出異常。因為電池內(nèi)部存在動態(tài)變化的電化學反應，經(jīng)過日積月累，原先的隱患才會真正的暴露。
比如個別電芯容量低導致的整個電池模組一致性差、電量少，最終續(xù)航時間短;比如電池的充放電過度，循環(huán)到一定程度后，可能在電池內(nèi)部形成不可逆的壞點，在撞擊或快充高溫下瞬間爆炸。
11月30日南京一輛沃爾沃新能源車疑似在地庫充電爆炸 圖源：揚子晚報
這些問題一開始看不出來，甚至應對之前的測試項目都是正常狀態(tài)。但壞在骨子里的病號電池實際危害更大，容易在外部條件觸發(fā)意料之外的嚴重短路或爆炸。
加之過去的質(zhì)檢形式大多都是抽樣檢查，電池在裝載前沒有經(jīng)過逐一篩選和識別，“帶病上陣”是常事。
由于基礎學科的發(fā)展存在滯后，電池廠商一直通過改變電芯機構(gòu)和電池材料配比去提升電池性能。近兩年，廠商提升動力電池安全性就兩條路，要么選擇能量密度更低的磷酸鐵鋰材料，要么在電池內(nèi)部增加更多防爆泄壓裝置。
而一番改造會帶來另一個問題——工藝難度成倍增加，良品率堪憂。
據(jù)行業(yè)人士向虎嗅透露，比亞迪的刀片電池在生產(chǎn)初期一直存在良品率不高的情況。
刀片電池與寧德時代的CTP技術類似，都是在電芯機構(gòu)上做出創(chuàng)新。但不論是刀片電池采用的疊片技術還是寧德時代采用的卷繞技術，對生產(chǎn)工藝都有非常高的要求，這時，如何檢測工藝中的每個環(huán)節(jié)以提升良品率，就是重要命題了。
這關系到廠商最終產(chǎn)品的安全性，也關系到整條生產(chǎn)線的盈利。
質(zhì)檢嚴格倒逼產(chǎn)線升級
2015年國家頒布了《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》標準，模擬了電池使用過程中可能發(fā)生的多種濫用行為，并對之進行考核。
但這些只是市場準入條件，由于企業(yè)的機械設計、測試工藝不盡相同，具體評估也存在誤差，就算通過了規(guī)定測試，也不意味電池就一定安全。
常規(guī)的質(zhì)檢項目有機械性能試驗，包括振動試驗、機械沖擊、模擬碰撞;環(huán)境適應試驗，包括高低溫沖擊、溫濕度循環(huán);電氣性能試驗，包括充放電容量、循環(huán)壽命測試等。
其中，電池缺陷檢測是緊接生產(chǎn)端的重要一環(huán)。
過去傳統(tǒng)的方式以人工抽樣測量為主，缺點非常明顯：人力成本高，作業(yè)易受主觀意愿、和視覺疲勞影響，成效很低。
2020年10月，中國汽車工程學會發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》，要求在動力電池方面研究新型分析和測試評價技術，實現(xiàn)標準化、高效化、準確化和定量化，到2025年、2030年、2035年，新能源汽車的起火事故率要分別小于0.5次/萬輛、0.1次/萬輛和0.01次/萬輛。
同時，隨著國內(nèi)鋰電池廠家訂單量擴大，尤其海外客戶特殊要求多，品控也比國內(nèi)嚴格，寶馬、特斯拉這類車企會要求對所有出廠電池都逐一檢測。
政策和市場在倒逼檢測技術啟用智能化，提高精度和效率。典型的，有寧德時代與百度飛漿合作，在質(zhì)檢線上融入AI人工智能和機器視覺，用電子化診斷替代人工明眼診斷。
按行業(yè)發(fā)展規(guī)律，龍頭電池廠一旦按最嚴客戶的要求開了頭，那么未來所有的質(zhì)檢準線都可能向最嚴靠攏，并形成通用行規(guī)。
X射線無損檢測的新場景
基于大廠產(chǎn)線升級和全檢替代抽檢的趨勢，檢測設備及其上游核心零部件公司捕捉到了這一細分場景的機會。
虎嗅走訪了成都做高性能X射線探測器的公司善思微科技，據(jù)創(chuàng)始人介紹，這項技術屬于無損檢測，在不破壞所測物的前提下，通過X射線透視看到內(nèi)部高分辨率的結(jié)構(gòu)，并進行參數(shù)檢測。
它在醫(yī)療中的應用是最為人熟悉的，比如拍個CT、胸片，或者齒科牙片，還有就是地鐵箱包過安檢。
按理說這是項非常成熟的技術，但把它用在新能源汽車鋰電池檢測上還是件新鮮事，也是全球工業(yè)無損檢測領域的新增長點。
X射線無損檢測可以識別出電池的早期缺陷，篩出諸如電芯正負電極距離是否安全、位置是否偏移等細小問題，使自燃爆炸概率從萬分之一降到百萬甚至千萬分之一。
但這件事并不容易，它要求設備分辨率需達到微米甚至納米級，只有高分辨率的探測器配合高放大率的X射線成像系統(tǒng)才做得到。
由于之前這類檢測設備的核心部件全來自進口，價格高且技術壟斷，于是國內(nèi)企業(yè)就盯上進口替代的市場空白。據(jù)券商測算，未來5年探測器在鋰電池領域年化市場空間約有3.8億元。
由于此類探測器技術涉及微電子和輻射成像交叉綜合學科，進入壁壘高，全球能規(guī)模化生產(chǎn)數(shù)字化X射線探測器的不足20個廠家，排名靠前的有Trixell、Vieworks、萬睿視，2020年在科創(chuàng)板上市的上海奕瑞科技(688301)是國內(nèi)的行業(yè)頭部代表。
從系統(tǒng)角度看，真正的創(chuàng)新離不開底層核心零部件的支持，但外資企業(yè)并不會把最好的核心零部件優(yōu)先賣給中國，也很難配合終端設備商做長時間的硬件開發(fā)，相反，這些是國內(nèi)公司可以去開動腦筋的。
當下，X光技術本身雖然成熟，但也在面臨過時。
舉個例子，為什么每次坐飛機過安檢需要把筆記本、充電寶、雨傘單獨拿出來?原因正是受現(xiàn)有探測技術限制，分辨不清特殊物件，為避免成為違禁品的“障眼法”，所以要通知乘客從包里拿出。
未來技術的迭代方向是能把任何物品都看得一清二楚，且不需要人工安檢員坐守，靠AI識別就已足夠。
善思微創(chuàng)始人表示，今后在新能源汽車后服務市場，這套技術也頗具想象空間。比如4S店保養(yǎng)舊車時，順帶檢測電池，透徹了解車況和使用壽命，盡管它目前僅能針對單個電芯做高精密檢測，類似只能檢測病變的組織切片，但不排除未來能實現(xiàn)直接檢測整個電池包或整車。
進階的X射線為新能源車增設安全屏障，既是技術創(chuàng)新與傳統(tǒng)工藝碰撞出的火花，更是朝陽產(chǎn)業(yè)激活配套的體現(xiàn)。
新能源車是個筐，各式花樣往里裝。欣賞完“看穿”鋰電池的表演，下一個換誰出場?
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