鋰離子充電電池已配備于很多便攜產(chǎn)品，但屢屢發(fā)生因電池起火事故及故障而不得不回收更換的問題。各家電池廠商與產(chǎn)品廠商都在努力確�？煽啃院捅ＷC品質(zhì)，但問題還未能徹底解決。

    為此，本站記者采訪了在鋰離子充電電池安全設(shè)計方面熟悉電池管理電路設(shè)計技術(shù)的臺灣Celxpert公司技術(shù)總監(jiān)奧藤忠司。奧藤從1987年加拿大MoliEnergy公司成立時就開始從事充電電池保護(hù)電路及充電電路的開發(fā)設(shè)計，同時他還是NECMoliEnergy董事技術(shù)部長和商品開發(fā)部長，是鋰離子充電電池周邊電路開發(fā)等有關(guān)電池組安全設(shè)計專家。最近則開始開發(fā)汽車用大型鋰離子充電電池、燃料電池與鋰離子充電電池的混合動力電池等。（采訪者：安保秀雄）

    問：裝有鋰離子充電電池的電池組現(xiàn)在被用于哪些領(lǐng)域？

    奧藤：20世紀(jì)90年代，電池組被大量應(yīng)用于攝像機(jī)、靜態(tài)相機(jī)及個人電腦等，后來開始配備于手機(jī)、游戲機(jī)等多種電子產(chǎn)品。最近，其用途擴(kuò)展到了電動工具、電動踏板車及電動車等領(lǐng)域。今后還將擴(kuò)展到電動汽車、產(chǎn)業(yè)/消費類固定型蓄電池等領(lǐng)域。

    問：電池組經(jīng)歷了哪些變化？

    奧藤：先于鋰離子充電電池普及的車用鉛電池即使過充電及過放電也不會產(chǎn)生太大危險，從安全性方面來看，便于使用。而鋰離子充電電池需要謹(jǐn)慎使用，提高安全性的電子電路技術(shù)變得不可或缺。后來，鋰離子充電電池大量用于便攜產(chǎn)品，為了提高利用效率，開始利用微控制器進(jìn)行微細(xì)控制。

    今后，鋰離子充電電池的控制技術(shù)和電路技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展。應(yīng)該力爭實現(xiàn)不僅回避危險、還能預(yù)測危險的自我診斷系統(tǒng)。

    比如，預(yù)測到單元將失去平衡而采取對策的系統(tǒng)非常重要。鋰離子充電電池隨著串聯(lián)單元增多，單元的平衡成為問題。當(dāng)單元失去平衡，電池電壓降低或變成0V時，如果電池繼續(xù)充放電，就容易發(fā)生起火及冒煙事故。這一問題在10年前就已經(jīng)指出，不過在保護(hù)電路上添加單元平衡電路，能夠解決這一問題。

    今后不僅能利用保護(hù)電路回避危機(jī)、還能夠預(yù)測這一現(xiàn)象并采取對策將變得至關(guān)重要。此外還需要對單元并聯(lián)時的平衡、電壓及電阻的變動等采取對策。

    安全設(shè)計方面，過去切實積累了過充電發(fā)生時的雙重故障保護(hù)機(jī)構(gòu)（二級保護(hù)電路）、用于切斷電路的熔斷器元件等技術(shù)。并且，還進(jìn)一步導(dǎo)入帶單元平衡的保護(hù)電路等，實現(xiàn)了更安全的設(shè)計�，F(xiàn)在也在嘗試進(jìn)一步的改善措施。

    問：鋰離子充電電池的全面普及已有近20年的歷史，當(dāng)仍然時有發(fā)生起火事故及故障導(dǎo)致的召回等。這些問題為何不能根除？

    奧藤：安全設(shè)計技術(shù)正在日積月累，不斷進(jìn)步。但我覺得，現(xiàn)在電池技術(shù)人員與電路技術(shù)人員及產(chǎn)品設(shè)計人員的合作關(guān)系不是很充分。過去，三方面基本是緊密合作推進(jìn)開發(fā)的。10年前，供應(yīng)單元的廠商很少，三方面一直協(xié)作開發(fā)，直到相互了解彼此的要求。而現(xiàn)在，有時電池技術(shù)人員及電池組設(shè)計人員要聽命于產(chǎn)品廠商，按照他們的要求，提高能源容量、降低價格。

    有時因過度提高能源容量而犧牲電池的循環(huán)壽命，有時為降低價格，安全設(shè)計敷衍了事，從而釀成事故和故障。

    在提高能源容量時，最基本的還是增加單元數(shù)量及利用正在開發(fā)的材料進(jìn)行充分的安全測試。沒有好方法。電池技術(shù)人員與電路技術(shù)人員及產(chǎn)品設(shè)計人員之間必須建立起合作關(guān)系，充分進(jìn)行協(xié)商。

    配置方面，電池設(shè)計方與產(chǎn)品制造方最好也要好好協(xié)商。比如，可以提前弄清筆記本電腦的電池驅(qū)動時間是否需要達(dá)到3～4小時以上�，F(xiàn)在，在機(jī)場和飛機(jī)上都能充電。也可以增加一些電池驅(qū)動時間不需要那么長的機(jī)型。不能只在能源容量上競爭，關(guān)鍵是站在用戶的角度考慮安全性。

    另外，現(xiàn)在不允許大量生產(chǎn)、大量銷售、大量廢棄了。希望還要考慮到這一點。在節(jié)能方面起著重要作用、并肩負(fù)著環(huán)保使命的電池不能大量廢棄。應(yīng)該力爭開發(fā)更加安全、能夠長期使用的電池。

    問：今后鋰離子電池的能量密度將越來越大，應(yīng)該注意哪些事項？

    奧藤：在相同容積中封閉的能量加大，意味著離危險更近了一步。在10～20年前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：使用Ni（鎳）時，提高容量的危險性也非常大。

    當(dāng)然，現(xiàn)在的產(chǎn)品在考慮安全性之后才實際投入使用，不過在混合Ni或Mn（錳）時，必須要慎重地確保安全性。以前，我在MoliEnergy的時候，曾有人被鎳酸鋰離子電池?zé)齻�過手。雖然學(xué)術(shù)性文獻(xiàn)公布的數(shù)據(jù)良好，但基本未涉及安全性問題。應(yīng)該注意是否已向產(chǎn)品廠商及產(chǎn)品用戶詳細(xì)介紹了文獻(xiàn)未涉及部分。

    電池組設(shè)計方面，能量密度提高時，應(yīng)該注意安全性和使用壽命。比如，我認(rèn)為在電池組設(shè)計中適當(dāng)采用上述的自我診斷系統(tǒng)等至關(guān)重要。

    問：今后鋰離子充電電池的用途將擴(kuò)展到混合動力車、電動汽車及固定型蓄電池等領(lǐng)域，這些用途的安全設(shè)計應(yīng)該注意什么？

    奧藤：如前所述，隨著鋰離子充電電池串聯(lián)的單元數(shù)量增加，單元的平衡將成問題。現(xiàn)在的電動汽車中串聯(lián)著很多單元，單元的不平衡將成為大問題。需要考慮如何將不平衡的電池與系統(tǒng)分開。駕駛過程中，如因電池起火、冒煙導(dǎo)致駕駛?cè)藛T恐慌而釀成交通事故也不是不可能的。因此需要即使降低速度，也要將汽車引導(dǎo)至安全場所的系統(tǒng)。

    蓄電應(yīng)用方面，鋰離子充電電池的自放電少，最適合儲存電力。也是最適合用于太陽能電池與風(fēng)力發(fā)電組合的電池。現(xiàn)在，正在著手開發(fā)1kW級的家用燃料電池，預(yù)計將在燃料電池的輔助啟動和蓄電方面使用鋰離子充電電池。

    問：過去電池廠商大多站在產(chǎn)品廠商和電池廠商之間開發(fā)電池控制電路。對于產(chǎn)品廠商容易忽略的地方，電池廠商應(yīng)該注意什么？

    奧藤：關(guān)鍵是清楚地認(rèn)識到，電池是化學(xué)技術(shù)，電路是電子技術(shù)，如果不采用兩方面的技術(shù)，就不能運用自如。

    比如，電機(jī)廠商一旦改變結(jié)構(gòu)和改變配置，電子技術(shù)人員就要調(diào)到電池制造部門。該技術(shù)人員雖然會設(shè)計電路，但不會采取安全對策。因為需要精通電池知識，而這需要花費時間。既了解電子技術(shù)又懂化學(xué)技術(shù)的人并不容易培養(yǎng)，能夠把握綜合知識的人有限。

    但是，懂得培養(yǎng)綜合人才重要性的經(jīng)營者并不多。本來，電源和電池是冷門，不容易受到關(guān)注。也是容易削減成本的部門。因此必須注意這一點，不過如果經(jīng)營者不知道這一點，開發(fā)體制和產(chǎn)品都會出問題。

    目前在日本無法施展才華的電池及電源技術(shù)人員正在大量流向海外。我擔(dān)心，將來日本的電池開發(fā)能力會下滑。

    我經(jīng)常聽說計算機(jī)主板的電解電容器劣化造成產(chǎn)品故障，懂不懂電解電容器方面的知識，將決定產(chǎn)品整體品質(zhì)的截然不同。電池也一樣。我是電路技術(shù)人員，實際上我也沒有親手制造過鋰離子充電電池，但慶幸的是我在很多公司電池技術(shù)人員的幫助下增加了電池方面的知識。因此，我相當(dāng)了解鋰離子充電電池的結(jié)構(gòu)和特性。

    問：行業(yè)體制方面有什么問題？

    奧藤：安全性等問題關(guān)鍵是在整個行業(yè)內(nèi)積極共享。比如，鎳鎘（NiCd)電池如果反復(fù)淺充淺放，容量會減少；鋰離子電池在滿充電狀態(tài)及高溫下放置會導(dǎo)致使用壽命劣化等，這些問題要花非常多的時間才能被產(chǎn)品設(shè)計者和用戶所熟知。

    安全性及危險問題如果不共享，后果將非常嚴(yán)重。因此電池設(shè)計方必須承擔(dān)起解說責(zé)任，產(chǎn)品制造方也應(yīng)該保持積極去了解的姿態(tài)。

    最近，世界上電池事故越來越多。在日本，電池工業(yè)會等組織每年都在籌備制定安全性標(biāo)準(zhǔn)，而海外很多企業(yè)都還沒有進(jìn)展。

    前段時間，我觀察了海外的電池廠商，發(fā)現(xiàn)他們在惡劣的環(huán)境下制造產(chǎn)品。甚至發(fā)現(xiàn)電池中混有雜物。日本的電池行業(yè)需要帶動海外廠商提高安全性。

    問：年輕技術(shù)人員應(yīng)該如何提高能力？

    奧藤：應(yīng)該拋棄既成概念，成為能夠提出新概念的技術(shù)人員。別人怎么說就怎么做的技術(shù)人員以前不被稱作工程師（Engineer），而被稱為更換師（Change-neer）。希望技術(shù)人員仍然是工程師。

    從日本引進(jìn)了大量新技術(shù)的海外廠商都在加倍努力。推進(jìn)基礎(chǔ)研究，申請專利數(shù)量也在增加。

    日本在電池領(lǐng)域雖然目前仍然領(lǐng)先。擔(dān)心落后而積極開發(fā)并掌握新技術(shù)也是日本的拿手好戲。所以希望日本的電池廠商能夠繼續(xù)走在世界的前列。