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波音公司的锂离子电池之殇
2013-01-23 09:31  来源:福布斯中文网 Philip E. Ro   译/何无鱼
   你有没有想过,为什么航天飞机装备的是来自晶体管和打孔带时代的古老计算机?其原因在于可靠性,当你的小命悬在半空时,那可比炫酷的性能重要多了。

  这就是为什么最大载客量290人的波音787客机的设计师在决定使用炫酷的锂离子电池前必定进行过反复的思量,或许,他们应该再多想一遍。上周,日本一架波音787客机发生了一次可怕的电池起火事故,致使该型号飞机在全球范围内停飞。没有人在事故中受伤,但话又说回来,起火时飞机还没有离开地面。

  那些电池似乎是在一种名为热失控(thermal runaway)的自加速模式中变热的,即电力产生时所释放的热量加快了电力产生的速度,然后……循环就开始了。这种事情在各类反应中都会发生,不单只在电池当中,更遑论锂离子电池了。但热失控现象在锂离子电池中尤为严重,因为它们比那些稳定可靠的金属氢化物电池储蓄了更多的电力,更不提老式的铅酸蓄电池了。

  正因为这种品质,锂离子电池在小型移动设备上得到了首次应用——这类设备的电力供应很关键,而引发的起火事故却不会对人造成生命威胁。同样,这种新电池技术之所以花了这么长的时间才进入电动汽车和混合动力汽车领域,也正是出于这个原因。

  为什么要把这些电池应用在汽车身上呢?这是因为汽车行业正面临强大的监管压力,以满足越来越严格的燃油效率及排放标准,而这既需要汽车厂商减少车身的总重量,又需要加强电力推进的作用,锂离子电池可以满足这两方面的需要。第一款采用锂离子电池技术的汽车是特斯拉公司(Tesla)推出的Roadster,该汽车将一大堆电池放置在乘客座位的四周,而每块电池相互隔离,以防止热失控蔓延开来以及——用他们的话说——毁了你的一天。

  但是,为什么要拿这种电池在飞机身上冒险呢?这是一个更加复杂的问题,因为在飞机上采用更轻的电池包并非绝对必要。但是,质量仍然很重要。不要忘了,轻质量是波音787的主要特点,它是第一款大规模采用超轻塑料的客机,这一技术进步跟其他改进一道使波音787的燃油消耗量减少了五分之一。

  波音公司(Boeing)当然对锂离子电池的危险性心知肚明,该公司设计了若干备份系统以确保电池安全——它们被分隔在相距甚远的两个重达60公斤的电池包内。显然,冗余安全系统出现了故障,致使起火事故发生以及蓄电池电解质出现泄漏。那非常不妙,因为电解质是易燃物,并且能够导电,这使其拥有了两种将问题传播到其他系统——包括安全系统——的途径。

  对波音公司来说,采用尽可能安全的锂离子电池设计或许更加明智,即使那种设计没有那么多的炫酷魅力可言。正如我们的同事约翰·沃尔克(John Voelcker)指出的,目前主流的电动汽车采用的就是这种策略。

  “波音787客机上的电池来自于日本汤浅电池公司(GS Yuasa),其采用的是氧化钴化学反应,它跟手机和笔记本电脑所使用的电池是一样的。”沃尔克在greencarreports.com撰文写道,“这种化学反应的能量最高,但它也最容易过热,从而产生“过热事故”(也就是说,起火)。只有一款量产的电动汽车采用了氧化钴锂离子电池技术,即特斯拉公司的Roadster,该款汽车总共只生产了2,500辆。”沃尔克补充道,如今大部分电动汽车使用的都是牺牲部分能量以换取安全的电池化学反应。

  你也许会认为,波音公司的坏消息对其竞争对手空中客车公司(Airbus)来说一定是好消息。然而,波音公司的股价只下跌了区区几个百分点。很多投资者认为,这一电池问题同样会成为过去,而在此期间,波音的未交货订单数量比空客更多。

  不过,空中客车公司正准备向市场推出A350客机,该型号飞机在大规模应用碳纤维复合材料以及采用锂离子电池方面都与波音787客机类似——尽管电池将由不同的厂商提供,即法国的Saft公司。另一方面,正如《航空周刊》(Aviation Week)的报道,A350客机对电力系统的应用幅度不是很大,其制动、除冰等其他功能是以这样或那样的形式通过机械控制实现的。

  据《航空周刊》报道,空中客车公司的高管在上周四的一场新闻发布会上表示,A350客机仍在研发过程当中,因此其锂离子电池仍有可能由金属氢化物电池替代。然而,那样做会增加重量并占用更多的空间,并且随着时间的推移需要进行更多的维护保养,或许还会耽搁市场营销。

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[责任编辑:任芷含]
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