2022年前十个月，我国消防部门共接报电动自行车和三轮车火灾1.8万件起，同比上升25.7%。

2022年10月，上海一居民楼室内锂离子电池在室内充电的过程中发生故障热失控引发火灾，造成2人死亡；

7月，江苏某地车棚内一辆电动自行车自燃，引起其他停放的电动自行车接连爆炸，45辆电动自行车、22辆自行车以及车棚上的电线均被烧毁。

2021年9月，北京通州区某小区内一辆电动自行车在阳台充电时爆炸引发火灾，致使居住在楼上的5人被烧死或一氧化碳中毒死亡。

触目惊心的事故报道和伤亡数字的背后，浙江绿源电动车有限公司总裁倪捷认为，有必要具体分析电动自行车火灾的原因。

他将电动自行车的火灾事故分为四类。一是户外充电时，插线板、线路等部位起火引起的临近电动车燃烧；二是“新国标”前生产的低标准或老化的电动自行车，在充电过程中起火燃烧；第三类是消费者为了增加续航和配速自行改装，之后出现充电器和电池不适配、电池挤压连接线等情况，在充电过程中发生意外。

第四类则是车辆和电池在设计和制造上存在的安全隐患，包括对电芯和电池组的物理防护、电池管理系统设计和电池本身的安全性能等。

倪捷说，“根据我的调查和估计，这四类火灾事故中，前三类各占十分之三左右，最后一类占十分之一到十分之二”。虽然在事故比例上，隐藏在电动自行车使用过程中的安全隐患大于车辆固有的安全隐患，但是倪捷认为，第四类事故才是电动自行车的生产端真正可以发力解决的。

1、“好像汽油一样，见火就疯着”

近年来，户外的公共充电和换电桩逐渐成为刚需。实现车辆或者电池的集中隔离充电，一来可以使用技术措施保护电池，二来在事故发生时可以减小对生命和财产的损害。

2021年，应急管理部《高层民用建筑消防安全管理规定》明确，禁止在高层民用建筑公共门厅、疏散走道、楼梯间、安全出口停放电动自行车或者为电动自行车充电，鼓励在高层住宅小区内设置电动自行车集中存放和充电的场所，很大程度上促进了电动自行车公共充电设施的推广和建设。

电池充电时电压较高，是电动自行车起火风险较大的时候，在户外充电可以很大程度的保护用户的生命安全。但是倪捷认为，目前户外充电桩、柜的建设还不足，更重要的是充电设施简单，缺乏对电池数据监测的功能。不少锂电池柜设置在高密度居民楼下，有的靠近火源、有的电线暴露，其中有些电池已十分破旧仍在使用。

没有行业标准和监管措施来规范化建设和运营，导致户外充电区域的事故风险仍然很高。有没有更加方便、智能和安全的充电方式呢？

换电模式近来受到广泛关注，相较于传统的充电模式，它将电池统一管理，通过数据化监测让充电更安全。同时，换电节省了用户的时间，也相当于延长了续航能力，比如，希望在送单高峰期节约时间和连续骑行的外卖骑手就对换电模式青睐有加。

以某头部换电品牌的产品为例，为了打通整个换电流程，需要完成换电柜安置、统一锂电池的配置和用户电动自行车改造，还需要联合电动自行车厂家生产配套的电动自行车，为部分用户提供电动自行车的购买和租赁服务。

电池被放置在较为密闭和恒温的换电柜仓格内充电，仓格内置火情监测装置、灭火器和自动断电开关，在低温或雷雨天气下可以一定程度上安全充电，恒温系统可以避免低温充电产生的锂枝晶问题。换电柜装有数据化的监测系统，对于充电电池的实时监测可以有效避免出现过充情况。总的来说，目前市面上换电柜的充电环境要优于一般充电桩。

为了更方便和快捷地换电，换电柜需要在城市中相对密集分布。同时，用户需要配备可换电的电动自行车，或者直接在门店中将原有电池换为换电电池。《知识分子》在北京多家电动自行车门店了解到，一般情况下，车辆原来配有48V锂电池且电池仓空间足够放下换电电池，就可以更换电池。如果用户的原有车辆不适合换电，也可选择在门店购买或租用配套的电动自行车。

倪捷认为，锂离子电池的电动自行车最终需要做到“车充分离”。但是目前换电行业距离全面普及的目标还很遥远且面临很大困难，最重要的是没有统一的充换电技术和市场的准入标准，其次换电模式在外卖骑手中较受欢迎，但是普通用户的接受度不高，如何改变用户习惯是让换电模式发挥保障安全充电作用的重要前提。

4、电池技术路线的两难抉择

“新国标”曾是对动力电池技术的一次大考，锂离子电池挺身而出却没能交出完美的答卷，继续发展还是转换赛道是摆在业界面前的难题。

中国科学院物理研究所研究员黄学杰告诉《知识分子》，不同目标应用场景下，电池技术有着不同的优选解决方案。磷酸铁锂电池比三元锂电池的能量密度低，因此目前续驶里程要求不高的车辆常采用磷酸铁锂电池，而三元锂电池更多被售价更高、一次充电行驶里程更长的车辆采用。

黄学杰说，“电池性能的提升只是电池技术发展的一个要求，资源的节约或者资源稀缺型元素的替代尤为重要。”他认为，磷酸铁锂电池可以向5V尖晶石镍锰酸锂电池做技术升级，新电池具有更高的能量密度、更好的低温性能和更高的锂资源利用率以及成本优势；而高能量密度的镍酸锂/合金化负极动力电池省去了三元锂电池中资源稀缺的钴，可做到了大幅提升性能的同时降低成本，可作为三元锂电池的“升级款”。

固态锂电池采用固体电解质代替了原来的电解液和隔膜，是新型变革性电池，目前尚处在实验室研发向实际应用发展的阶段，可能在今后几十年或者更长时间才能实现规模应用。固态锂电池大大降低了电池热失控风险，在安全性上有根本性的提高，同时还有望提升能量密度。华中科技大学教授黄云辉强调，“电池的安全关系到车辆的安全，我们在提升电池能量密度的同时一定要考虑它的安全性”。

一方面，锂枝晶在固态电解质中生长缓慢且难刺透电解质，避免了锂枝晶生长造成的短路现象；另一方面，固态电解质热稳定性强，避免了隔膜热变形造成的短路问题。此外，固态电解质不可燃，一般不会引发类似传统锂离子电池有机电解液的剧烈燃烧甚至爆炸。

对于固态电池特别是全固态电池，由于采用固态电解质，电池负极一般不采用锂脱嵌型石墨，而直接使用金属锂负极，由于金属锂负极的超高比容量，可显著减轻负极材料的用量，很大程度上提升了电池的能量密度；再加上固态电池可以简化封装和冷却系统，可以进一步减轻电池重量，因此应用于电动汽车和电动自行车后，不仅能显著提升安全，还能有效解决里程焦虑。

但固态电池的开发和应用面临技术和成本等多重难题。

固态电解质的电导率比原来低1-2个数量级，全电池的阻抗大，导致循环性能差。锂电池的电极材料在充放电时会发生膨胀和收缩，固态电池也是这样，液态电解液和电极接触好，而固态电解质和电极难以保持长期稳定的接触，这会增大电池的内阻，影响电池性能。因此，不少企业选择半固态电池或固液电池的发展路线，逐步减少电解液用量。添加部分固态电解质成分的半固态锂离子电池在安全性方面可望得到改进，行业内多数企业均在开发相关技术。

由于固态电解质还存在离子电导率低、与电极材料的界面兼容性较差等问题，难以批量生产，加之固态电池的制备技术不够成熟，目前还很难实现规模生产和应用，即使有试产或小规模生产，也成本高企，制约了其规模生产和应用。

除了停留在锂离子电池上想办法，随着锂的资源制约问题越来越突出，学术界和产业界将目光投向了其他二次电池体系，特别是——钠。

钠离子电池具有成本低、倍率性能好、低温容量保持率高等优点。特别是钠的资源丰富、提炼相对简单，相比于价格高企的锂电，成本优势明显。钠离子电池的能量密度虽不及三元锂离子电池，但与锰酸锂电池相当，有望媲美磷酸铁锂电池，是一个很好的发展方向，未尝不是一个好的发展方向。

目前，钠离子电池还没有规模应用到电动汽车或电动自行车上。黄云辉提到，“现在钠离子电池已经在逐渐走向实际应用，应该会在两三年内在应用方面取得突破性进展。”倪捷也认为，钠离子电池的技术现在不是问题，问题是供应链产业链还没有形成，正负极材料均没有实现稳定生产。

但是纪冰却认为，在锂离子电池产业链成熟的情况下，钠离子电池市场前景堪忧，“就好像我写的钢笔字挺好的了，今天突然说以后改成练毛笔字，我肯定不会改”。  

参考文献：