从波音787之“火”看先材隔膜之“机”

从波音787之“火”看先材隔膜之“机”

这篇报道详尽分析了波音787年初起火风波的来龙去脉

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从报道中可以明确：
一：波音787目前已不可能放弃锂电池，否则其2000亿$研发投入及十几年的时间就打水漂了。如果现在改设计使用镍镉电池，不及其节油优势大打折扣，而且必须大幅加大电池舱容积，这就涉及到对机身结构的整体修改，不仅成本无法承受，而且还得重新走美国联邦航空署（简称FAA）5年以上漫长的认证程序，时间成本也足以拖垮波音公司。因此，波音787唯一的生路就是彻底解决锂电池的安全问题。

二、从年初起火被勒令停飞到4月27日由埃塞俄比亚航空公司首次复飞一架波音787梦幻客机，再到7月12日埃塞俄比亚航空公司一架波音787在希思罗机场自燃，其间仅仅2个多月时间，颇具讽刺意味。而且，这次起火对波音787将形成比第一次更大的不信任危机。

三、上次从起火到复飞，波音为了订单交付和挽回形象，一切工作都显得那么急功近利，草草宣布“已彻底解决”起火问题。但从整个过程来看，波音自己都承认并未找到锂电池起火的确切原因，只好以“治标”的方式大力加强电池外壳、增加电芯间距以及改进充放电控制系统等手段，防止电池燃烧外莚对客机的破坏。在波音的安全分析中，只有过度放电后的不当充电成为过热和连锁反应的唯一可能性。波音的修改方案是多方面的。壳体得到极大的加强，增加隔离和耐热能力。电池芯之间的空隙增加，并增加阻隔层，降低连锁反应的可能性。接线和安装件加强防火能力，一旦发生火灾也不至于很快就被毁坏。充电系统进一步精细化，精确控制充电电压，防止过度充电。泄放管直接通向机外，不仅有效泄放有毒烟雾，还确保电解液受热膨胀后不会溢出到其他部分，引起连锁反应，而是把热源带出机外。最重要的是，新的壳体不光隔热，还阻绝空气。燃烧的三要素是燃料、温度和空气。如果没有空气存在，燃烧是不能持续的。新壳体有效地阻绝了空气，具有窒息火灾的作用。在波音的试验中，电解液被有意释放，壳体受到强烈加热，但由于缺乏空气，壳体内无法引起燃烧和温度飞升。即使在引入空气后，由于空间有限，而且后续空气无法进入，燃烧也只持续了200毫秒就熄灭了。修改使得重量增加了60公斤，基本上抵消了锂-离子电池相比于镍镉电池的重量优势。
　　这种治标不治本的“改进”，相当于把一枚有燃爆隐患的炸弹强制性地“关”进一个铁盒子里，而不是想办法去拆除引信，因此波音787很快又再次出事便不足为奇了。
　　
　　四、锂电池起火燃烧，其直接原因有几种：a隔膜破裂导致正负电解液直接混合；b大电流充放电导致电池温度大幅上升以发隔膜融熔产生短路；c电池在未工作状态下的自放电推升电解液温度，导致隔膜受损而引发短路。几种起火原因都与隔膜质量直接相关。但从波音的电池改进方案看，所有的环节几乎都考虑到了，唯有隔膜问题被“漏”掉了。波音787上设有两组锂电池，一前一后安置，这次埃塞俄比亚航空公司一架波音787在希思罗机场自燃，燃点在机体后部，虽然有关方面称“不能确定是电池引发的”，但从飞机在停驶状态下的自燃，电池的自放电燃烧仍有最大嫌疑。如是，这显然与电池结构无关，而电池隔膜则是上一次改进方案中唯一没触及的重要因素。
　　
　　对于锂电池而言，隔膜既是提升电池充放电性能、循环寿命的重要部件，也是确保电池安全性的关键因素。尤其是在为解决里程焦虑而使锂电池容量越来越大的大背景下，耐高温、高孔隙率的隔膜的需求将越来越大，也很可能成为动力电池的强制性标准，这无疑为惠程旗下的江西先材聚酰亚胺纳米隔膜打开了巨大的市场空间。

关于先材隔膜的分析介绍，请参阅“挑战日韩可穿戴显示屏，领先杜邦锂电隔膜，3d打印新材料-低价聚酰亚胺深圳惠程 ”一帖。http://www.tgb.cn/Article/819266/3