提高电动汽车安全性的方法是提高电池防护

数据显示，2015年 上半年中国新能源汽车总销量为 72711 辆，超过美国 52704 辆的销量，我国已超过美国成为全球最大的新能源汽车市场。新能源汽车成为关注热点，但是安全性能是老百姓首要关注的问题。目前，特斯拉、比亚迪 E6 等发生的几起国内外新能源车起火事故主要由于车辆碰撞导致电池被挤压造成。总的来说，新能源汽车的安全隐患主要是：由车辆碰撞和机械故障引发电池爆炸。以下分别说下：

碰撞起火原因：车辆受到猛烈碰撞后，电池受到挤压，这样电池隔膜容易发生破裂，导致正负极发生短路，而使内部温度过高，发生起火事故。

三元电池更危险：2015年2月16日，《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案 (征求意见稿)》明确要求了2015年底轿车动力电池能量密度要达到200Wh/kg，导致厂家未来倾向于使用三元锂电池，磷酸铁锂的电池容量已经达到瓶颈。但三元材料电池的最大缺陷是安全性较差，电池无法通过穿刺和过充等安全性测试，在汽车发生碰撞后会带来安全隐患。

由以上可见，提高电池的碰撞防护至关重要。那么，提高电池防护该从哪些方面入手呢？我近期接触的材料科学家“陈曦”创办的“曦源科技”希望从材料方面对电池提高防护，他将材料命名为NEAS 材料（逆势材料），并分为大版NEAS、橡胶NEAS和小版NEAS三种。

所谓的NEAS材料，是一种由专有的纳米多孔材料和功能液体组成的混合物，其巨大表面积为能量转换过程提供了理想平台。其密度为 0.8-1.2g/cm3，吸能密度则为 10-200J/g，在成本方面，目前每公斤 NEAS 材料成本低于 50 元人民币。这种材料的制备需要三个步骤：制备纳米多孔材料；配制NEAS材料；封装制备NEAS 模块。

纳米多孔材料为吸收巨大能量提供了前提与可能，陈曦表示，这是采用特殊的改性技术将纳米材料改性，使其孔尺寸达到小于 1 纳米到数十纳米的分布，比表面积为 100-2000 m2/g，直观描述的话，即几克纳米多孔材料就足以覆盖整个鸟巢体育场。

多孔材料制备后，接下来就是 NEAS 模块的制备，模块由多孔固体和流体耦合而成。在外力作用下（机械能），当流体进入憎水纳米微孔时，需要克服毛细力和摩擦力，这就产生了界面盈余能和热能。这样，外界的机械能就变成了界面能和热能，从而起到减震、吸能的作用。

具体表现是冲击力峰值降低、冲击力峰值出现延迟，整体受力形变时间变长（降低了加速度）。而在汽车防撞方面，加速度的降低是一个重要考核指标。

陈曦介绍道，为了尽可能对新能源车锂电池起到缓冲吸能的作用，可以将NEAS材料应用在以下部位：电池包的外部；电池包内部的电池与壳体之间；电池包内部，电池与电池之间。

陈曦表示，NEAS 材料在抵抗撞击、保护电池组之外，还可以充当金属防护材料的替代品，因为对于新能源汽车来说，轻量化是个很大的挑战，NEAS0.8-1.2g/cm3的密度有助于降低电动汽车总重量。同时，陈曦还表示，NEAS 在吸能之外还有低热导的特性，有利于于电池组的冷却。

在测试方面，陈曦表示使用NEAS材料后，电池的最大塑性应变降为13%，另外电池受到的峰值力也有所降低，并且最高情况下受力和加速度可下降95%。

陈曦在 1997-2001年 受教于哈佛大学工程与应用科学学院，获固体力学博士学位，导师为美国科学院、工程院、文理学院三院院士、力学大师 J. W. Hutchinson 教授，随后在哈佛大学从事博士后研究。自2003年起执教哥伦比亚大学，现任终身教授。

2008年 获由美国总统George W.Bush 在白宫颁发的美国青年科学家总统奖（PECASE），这是美国政府官方授予青年学者的最高奖励；迄今为止国际力学界华人学者唯一获奖者。2010年 获聘中国教育部长江学者讲座教授。

来源：36氪(北京)