致命的電動自行車

杜瑋　田然

電動自行車已經成了人們出行的重要交通工具之一。圖/視覺中國

9月20日凌晨，一場發生在北京市通州區幸福藝居小區某單元的火災，最終造成5樓的一家五口死亡。事故的罪魁禍首，是三樓一家租戶的電動自行車電池。事發當晚，該租住家庭中的丈夫將電動車的鋰電池帶回家中充電，進而引發了這場致命的火災。

今年1月到7月，全國發生的電動自行車火災事故已達6462起，平均每個月事故超過900起。80%的電動自行車火災發生在充電時，絕大部分事故由于鋰電池燃爆引起。當下，全國電動自行車保有量為3.2億輛，相當于平均每4.4個人就有一輛。

清華大學退休教師、被稱為“中國電動自行車第一人”的馬貴龍對《中國新聞周刊》說，相比同樣采用鋰電池的電動汽車，電動自行車在鋰電池安全方面根本就不該出問題。“電動自行車的鋰電池組只有幾十節電池串并聯構成，電動汽車電池有幾千節，相差一百倍”。電池個數越少，電池組容量越低，電壓越低，電池安全越容易控制。但在實際中，電動自行車燃爆事故數量高于電動汽車。電動自行車鋰電池安全背后，暴露出的是電池、充電器等強制性標準缺失、行業處于低水平發展的現狀。電動車鋰電池安全，不是技術問題，也不是科學問題，本質上是管理問題。

電池的貓膩

電動自行車的電池大體分為兩種——鉛酸電池和鋰電池。簡單地說，鋰電池要比鉛酸電池更輕、比能量更高（衡量電池能量密度的指標）、壽命更長。而鋰電池又可以根據電池正極材料不同，分為三元鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池。現在市面上流行的所謂超導石墨烯電池，是用石墨烯作負極，用以改善電池導電性能。但由于添加的石墨烯性能和特性不佳，含量過少，并不能使電池性能有根本性改變。

與鉛酸電池相比，鋰電池的最大優勢還是重量輕。同樣是48伏、12安時，一組鉛酸電池重量能達到16公斤左右，而鋰電池大約4公斤。但鋰電池價格更貴。常見48伏、24安時的鉛酸電池價格大約350元，三元鋰電池為600元左右，磷酸鐵鋰電池價格大致在900元。在國內，電動車鉛酸電池生產商主要是浙江長興縣的超威和天能，兩家企業的市場份額共占到百分之七八十，鋰電池市場的龍頭企業為蘇州星恒、天能。

2018年，電動自行車新國標發布，規定包含電池在內的整車重量不許超過55公斤。這一規定使鋰電池開始搶占鉛酸電池的市場。近年來，全國每年新生產的3000萬輛電動車中，采用鋰電池的車輛占比為35%。鋰電池電動車的保有量占比，已從新國標頒布前的3%增長到15%左右。眼下正處在全國多地超標車過渡期截止日期的前夕，以舊換新或購買新車的需求激增。但一直以來，電動車鋰電池的充電安全問題沒有得到解決。

在中國自行車協會副理事長、江蘇省自行車電動車協會名譽理事長陸金龍的印象中，2018年新國標頒布前，電動車發生燃爆事件的概率遠低于現在。無錫市檢驗檢測認證研究院/國家輕型電動車及電池產品質量監督檢驗中心業務管理部部長、研究員級高工薛宇解釋說，鋰電池較鉛酸電池更易出現安全事故。這主要是由電池的材料與結構所決定的。鋰電池能量密度比鉛酸電池高，鋰元素的化學性質比鉛更活躍，鋰電池中的電解液也比鉛酸電池的稀硫酸電解液更易燃燒。鉛酸電池在發生事故時，最多鼓脹或裂開，不會有更劇烈的反應。鋰電池由于內阻小、隔板薄，出現熱失控時，則會發生燃爆。同理，三元鋰電池能量密度高于另兩者，構成電池正極三種元素鎳、鈷、錳的活潑性也較鐵元素高，因此安全性不如磷酸鐵鋰電池。但因能量密度最高，三元鋰電池在電動車鋰電池市場份額達到50%以上。

5月25日，北京市海淀區北太平莊街道的一個小區，工作人員在測試電梯阻車系統。圖/澎湃影像

9月20日，北京通州區，因電動車電池在家充電發生火災的小區。攝影/本刊記者杜瑋

眼下，一些廠家又在推出鈉電池，鈉的化學屬性沒有鋰活潑，相對更安全，但能量密度又不及鋰電池。馬貴龍說，鋰電池安全的終極解決方案是生產固態鋰電池，即電解質為固態。“現在的鋰電池因為電解質是液態，才易發生膨脹、爆炸”。固態鋰電池也是全世界在攻克的難題，如何將固態電解質和正負極結合在一起是當下的難點。但這一技術路線要想獲得成功，走向市場，還尚需時日。

近兩年，由于事故頻發，電動自行車生產廠家開始更多采用安全系數相對更好、價格也更高的磷酸鐵鋰電池。但在新能源電動汽車領域，三元鋰電池依然是主流。

在電動自行車行業內，整車企業大都不會自己生產電池，而是向電池廠家直接定制、購買電池或采購單個電池再進行組裝。頭部企業通常會與星恒、天能、超威等廠家合作，由其提供電池。馬貴龍說，一些生產汽車鋰電池的大廠，會將電壓相同、內阻一致的電池打包、組配好賣給汽車整車廠，而把內阻、電壓參差不齊、配不上組的電池賣給一些沒有鋰電池生產資質的小廠。這些小廠直接將電池串并聯、打包，做成電池組，再賣給一些小品牌電動車整車廠和諸如維修點、銷售門店等二級市場。這樣一個電池組里電池間的差異很大，會導致事故頻發。

馬貴龍說，電池發生燃爆事故的核心在于過充。構成大容量電池的方式，是將十多個單個電池串聯后，再將這些電池組并聯。如果配置一致性比較差的電池，會出現某一節電池很快被充滿，其他電池尚未“吃飽”的情況。而充電器對此并“不知情”，會持續給所有這些電池充電。這樣一來，充滿的電池會因為過充發熱，電池中又含有電解液，遇熱汽化，壓力增大，發生爆炸。