论文部分内容阅读
选择锂离子电池在波音看来不是最好的选择，但是最正确的选择。但锂离子电池一旦短路会出现可怕的安全隐患。虽然波音进行了反复试验和测试，但还是无法100%排除这一情况。
新年伊始，波音公司推出的全新飞机787梦想飞机就遭遇噩梦连连。
787梦想飞机的噩梦
先是1月7日，日本航空的一架停在波士顿洛根机场的波音787飞机着火，引发美国国家运输安全委员会（NTSB）、美国联邦航空管理局（FAA）对此事展开调查。
随后1月16日，全日空航空一架787飞机在飞行过程中因电池故障引发烟雾，被迫紧急降落在高空机场。正所谓祸不单行，福无双至，短时间内波音787飞机遭遇事故密集型爆发，短短10天内，就出现燃料泄漏、电池起火、线路故障、制动系统故障、驾驶舱窗户玻璃破裂等问题。
最终，FAA发出紧急适航指令，停飞所有美国在役787飞机的运营，并对该机型展开全面调查。FAA要求所有运营商恢复运营787飞机前，必须证明其787飞机的电池是安全的。
日本国土交通省及下属日本运输安全委员会（JTSB）也宣布停飞全日空和日航所有在役波音787飞机的运营，待事故调查清楚后再行恢复运营。印度民航监管机构则指出，目前尚不清楚印度境内的787飞机何时能恢复运营。欧洲航空安全局也表示跟进FAA的适航指令。
截至目前，美国国家运输安全委员会发布的最新调查进展显示，根据日航波音787飞机上飞行数据记录器的数据，发生事故的电池和APU（辅助动力装置）电池“没有超过设计电压”。而日本运输安全委员会刚刚在1月23日公布的针对全日空波音787飞机因电池故障紧急降落事故的最新调查进展，发生事故燃烧损坏的主电池组和APU电池均发现有易燃化学物质泄漏现象，可能导致了飞机电气室起火。但似乎也未能证实上述事故是因过度充电造成的。
对于一架全新飞机面向市场，最初或多或少要遭遇某些“坎坷”，经历与市场的磨合，慢慢修正后，方能成为一种成熟机型。不过，在航空业视为第一生命的安全关键上，波音787梦想飞机在发生上述事故后，不仅要面对美国、日本对事故原因的调查，停飞在役787飞机，同时更为艰难的是要面对查找原因，到底是电池、还是电池辅助设备出现问题，或者是电池及其辅助设备的设计、制造出现了问题？
问题出在电池还是电力系统？
在目前针对电池系统的调查仍需数月，美国和日本调查小组的关注重点也出现了一些差异。日本方面的调查小组重点在于搞清楚电池本身是否存在问题，这也许源于为787飞机提供锂离子电池的就是日本著名的蓄电池生产商汤浅公司（GS Yuasa Corp）的缘故。如果日本的供应商生产的产品出现问题，这个责任可能就大了。
再看美国方面的调查小组却对电池和787飞机独一无二的电力系统交互的方式可能产生的潜在危险更为关注。不管怎样，正有越来越多的调查人员和波音公司工作人员加入到这个调查队伍中来。
来自美国和日本的消息显示，随着调查的深入，涉及的调查对象和范围也日益增多。生产蓄电池的汤浅公司总部早已被美国联邦航空管理局、美国国家运输安全委员会和日本运输安全委员会的调查人员光顾过，调查人员正计划近期检查汤浅公司生产787锂离子电池的工厂。从飞机上拆下的电池充电器也被美国国家运输安全委员会拿来进行检测和分析，生产APU的凤凰城工厂也计划进行类似测试，英国的Meggitt旗下生产充电器的部门也表示，将全力配合美国方面的调查。
波音的创新——锂离子电池
波音787梦想飞机最大的亮点除了大面积采用复合材料外，就是独立于其他任何飞机的电池和电力系统。787飞机上有两块同样大小的锂离子电池：APU电池和主电池。其大小和汽车电池差不多。APU（辅助动力装置）电池位于安装在飞机腹舱后端的后部电气室内，主电池则安装在飞机腹舱前端的前部电气室内。
与其他飞机不同的是，787飞机的电气化程度很高。其他飞机的电力系统与机翼下方的发动机相连。而波音787飞机则设计了单独的为飞机提供电力的辅助动力装置。这个辅助动力装置是安装在飞机尾部的一台小型涡轮发动机，为飞机提供电力。APU电池则主要用于启动这一辅助动力装置。而前方的主电池则用来作为飞行关键系统的备用电力。
波音设计了一个电压上限是32伏的大功率锂离子电池来启动APU，这也是波音首次在飞机上使用锂离子电池，提供APU发动机所需的电源。启动后，APU就可以依靠自身动力和电力来进行运转了。
针对波音采用锂离子电池业界可谓见仁见智。基于锂的化学性质非常活跃，有易于燃烧的特性，锂离子电池过充或充电不足都会出现很大的隐患，尤其在飞行过程中，注意客舱内头号杀手——烟火。
那么波音787为何要选择锂离子电池呢？根据波音的解释，选择锂离子电池是因为其化学特性适合飞机在极短时间内获得非常高的功率，以进行诸如发动机启动或APU启动这类高耗能的工作，之后还使“我们能在相对较短的时间内给电池充电。锂离子的化学特性使其成为唯一在实际意义上允许我们实现这几点的电池。”
难怪，波音的工程师在回答选择锂离子电池的问题时曾表示，“这不是最好的选择，但是最正确的选择。”
如何确保锂离子电池的安全？
既然锂离子化学性质的活跃与其带给787飞机的高效和快捷并存，那么如何预防锂离子电池有可能出现的易燃状况，确保其安全性呢？对此，波音也坦承，因为这是一个大功率、包含很高势能的电池组件，可在短时间内释放大量电势能，因此波音在设计过程中也设置了多项保护系统确保电池故障不会危及飞机安全。
对于锂离子电池而言，在充电过程中，电池内部持续升温，活化过程中产生的气体膨胀，导致电池内压加大。压力达到一定程度时，如果此时外壳有伤痕、裂缝等就会破裂，引发化学物质泄漏，起火，严重的甚至会发生爆炸。因此，锂离子电池尤其要防止充电过度，防止出现可能的爆炸。 波音如何防止锂离子电池充电过度的问题呢？据波音方面介绍，在APU电池中，设计了各自独立工作的四重保护设置，防止APU过度充电。
同样，锂离子电池一旦短路也会出现可怕的安全隐患。波音则同样采取了过度放电的保护。波音对上述电池进行了反复试验和测试，其“飞行小时数已达130万小时，并没有发现问题。”也“尚未发现这些电池内部有缺陷。”但因无法100%排除这一情况，因此在电池和飞机设计中必须要使其能在单个内部电池失效时仍可正常工作。
锂电池在飞机上的应用
据中航锂电研究院副院长谢秋介绍，现有大部分民用飞机使用镍镉电池。镍镉电池由于使用时间较长，技术比较成熟。但镉本身有毒，飞机上的轻量化要求比较高，镍镉的能量密度不如锂电池，目前在一些军用飞机上纷纷尝试使用锂电池。
锂电池分为两种，一种是磷酸铁锂材料生产的锂电池，一种是三元材料生产的锂电池。消费类锂电池，如电脑、手机等多采用三元材料锂电池。三元材料的特点是电压高，能量密度高，重量更轻一些。对飞机而言，重量减低可以更多地节油。而三元材料的缺陷是安全性不是太好。如笔记本、手机出现的燃烧、爆炸多半是因为三元材料锂电池造成的。
也许有人会问，既然安全性不是太好，为何消费类电子产品还要采用三元材料生产的锂电池呢？谢秋表示，三元材料锂电池的能量密度高，待机时间长。这就是波音反复强调的能在“极短时间内获得非常高的功率”，即在极短时间内能给飞机上的电池充电。从这一点上看，就可以理解波音为何要采用锂电池来为飞机提供电力了。
磷酸铁锂的安全性相对稳定，其能量密度相对镍镉要高，但比三元要低。“任何产品都有不安全因素，没有绝对安全的产品。”谢秋向笔者如此表述。 至于新能源类的动力系统是应用磷酸铁锂还是三元材料锂电池，每个国家和地区都有各自的标准。如我国主要以使用磷酸铁锂材料锂电池为主，日韩则以三元材料锂电池为主，欧洲则两种都有，美国也以磷酸铁锂材料锂电池为主。
目前，消费类电子产品多使用三元材料锂电池。电动车、新能源汽车大部分国家都采用磷酸铁锂材料锂电池。不过，谢秋认为，任何新技术进入市场，都需要经过市场的检验。只有待各种缺陷和不足被不断完善和改进后，新技术才会日臻成熟。
覆盖阀冷却设备的作用
当它监测到有烟雾，阀门打开或冷却风扇失效时，能及时利用从外部吸入的空气通过装置时与外部之间的压力差，将烟雾排放或使其冷却。
1月7日，一架停在波士顿机场的波音787梦幻客机发生火灾，起火是由于其尾部的锂离子电池箱温度过高。
电池是飞机高功率电路系统的一部分
波音对锂离子电池
进行了反复试验和测试
其“飞行小时数已达130万小时
并没有发现问题”
787控制系统耗费的电能是其他飞机的5倍
机尾电池箱位于旅客甲板下面的电力室
锂电池起火可产生高达2000华氏度（1092摄氏度）的高温。而由复合材料构成的787 机舱内壁，熔点只有649华氏度（343摄氏度）
新年伊始，波音公司推出的全新飞机787梦想飞机就遭遇噩梦连连。
787梦想飞机的噩梦
先是1月7日，日本航空的一架停在波士顿洛根机场的波音787飞机着火，引发美国国家运输安全委员会（NTSB）、美国联邦航空管理局（FAA）对此事展开调查。
随后1月16日，全日空航空一架787飞机在飞行过程中因电池故障引发烟雾，被迫紧急降落在高空机场。正所谓祸不单行，福无双至，短时间内波音787飞机遭遇事故密集型爆发，短短10天内，就出现燃料泄漏、电池起火、线路故障、制动系统故障、驾驶舱窗户玻璃破裂等问题。
最终，FAA发出紧急适航指令，停飞所有美国在役787飞机的运营，并对该机型展开全面调查。FAA要求所有运营商恢复运营787飞机前，必须证明其787飞机的电池是安全的。
日本国土交通省及下属日本运输安全委员会（JTSB）也宣布停飞全日空和日航所有在役波音787飞机的运营，待事故调查清楚后再行恢复运营。印度民航监管机构则指出，目前尚不清楚印度境内的787飞机何时能恢复运营。欧洲航空安全局也表示跟进FAA的适航指令。
截至目前，美国国家运输安全委员会发布的最新调查进展显示，根据日航波音787飞机上飞行数据记录器的数据，发生事故的电池和APU（辅助动力装置）电池“没有超过设计电压”。而日本运输安全委员会刚刚在1月23日公布的针对全日空波音787飞机因电池故障紧急降落事故的最新调查进展，发生事故燃烧损坏的主电池组和APU电池均发现有易燃化学物质泄漏现象，可能导致了飞机电气室起火。但似乎也未能证实上述事故是因过度充电造成的。
对于一架全新飞机面向市场，最初或多或少要遭遇某些“坎坷”，经历与市场的磨合，慢慢修正后，方能成为一种成熟机型。不过，在航空业视为第一生命的安全关键上，波音787梦想飞机在发生上述事故后，不仅要面对美国、日本对事故原因的调查，停飞在役787飞机，同时更为艰难的是要面对查找原因，到底是电池、还是电池辅助设备出现问题，或者是电池及其辅助设备的设计、制造出现了问题？
问题出在电池还是电力系统？
在目前针对电池系统的调查仍需数月，美国和日本调查小组的关注重点也出现了一些差异。日本方面的调查小组重点在于搞清楚电池本身是否存在问题，这也许源于为787飞机提供锂离子电池的就是日本著名的蓄电池生产商汤浅公司（GS Yuasa Corp）的缘故。如果日本的供应商生产的产品出现问题，这个责任可能就大了。
再看美国方面的调查小组却对电池和787飞机独一无二的电力系统交互的方式可能产生的潜在危险更为关注。不管怎样，正有越来越多的调查人员和波音公司工作人员加入到这个调查队伍中来。
来自美国和日本的消息显示，随着调查的深入，涉及的调查对象和范围也日益增多。生产蓄电池的汤浅公司总部早已被美国联邦航空管理局、美国国家运输安全委员会和日本运输安全委员会的调查人员光顾过，调查人员正计划近期检查汤浅公司生产787锂离子电池的工厂。从飞机上拆下的电池充电器也被美国国家运输安全委员会拿来进行检测和分析，生产APU的凤凰城工厂也计划进行类似测试，英国的Meggitt旗下生产充电器的部门也表示，将全力配合美国方面的调查。
波音的创新——锂离子电池
波音787梦想飞机最大的亮点除了大面积采用复合材料外，就是独立于其他任何飞机的电池和电力系统。787飞机上有两块同样大小的锂离子电池：APU电池和主电池。其大小和汽车电池差不多。APU（辅助动力装置）电池位于安装在飞机腹舱后端的后部电气室内，主电池则安装在飞机腹舱前端的前部电气室内。
与其他飞机不同的是，787飞机的电气化程度很高。其他飞机的电力系统与机翼下方的发动机相连。而波音787飞机则设计了单独的为飞机提供电力的辅助动力装置。这个辅助动力装置是安装在飞机尾部的一台小型涡轮发动机，为飞机提供电力。APU电池则主要用于启动这一辅助动力装置。而前方的主电池则用来作为飞行关键系统的备用电力。
波音设计了一个电压上限是32伏的大功率锂离子电池来启动APU，这也是波音首次在飞机上使用锂离子电池，提供APU发动机所需的电源。启动后，APU就可以依靠自身动力和电力来进行运转了。
针对波音采用锂离子电池业界可谓见仁见智。基于锂的化学性质非常活跃，有易于燃烧的特性，锂离子电池过充或充电不足都会出现很大的隐患，尤其在飞行过程中，注意客舱内头号杀手——烟火。
那么波音787为何要选择锂离子电池呢？根据波音的解释，选择锂离子电池是因为其化学特性适合飞机在极短时间内获得非常高的功率，以进行诸如发动机启动或APU启动这类高耗能的工作，之后还使“我们能在相对较短的时间内给电池充电。锂离子的化学特性使其成为唯一在实际意义上允许我们实现这几点的电池。”
难怪，波音的工程师在回答选择锂离子电池的问题时曾表示，“这不是最好的选择，但是最正确的选择。”
如何确保锂离子电池的安全？
既然锂离子化学性质的活跃与其带给787飞机的高效和快捷并存，那么如何预防锂离子电池有可能出现的易燃状况，确保其安全性呢？对此，波音也坦承，因为这是一个大功率、包含很高势能的电池组件，可在短时间内释放大量电势能，因此波音在设计过程中也设置了多项保护系统确保电池故障不会危及飞机安全。
对于锂离子电池而言，在充电过程中，电池内部持续升温，活化过程中产生的气体膨胀，导致电池内压加大。压力达到一定程度时，如果此时外壳有伤痕、裂缝等就会破裂，引发化学物质泄漏，起火，严重的甚至会发生爆炸。因此，锂离子电池尤其要防止充电过度，防止出现可能的爆炸。 波音如何防止锂离子电池充电过度的问题呢？据波音方面介绍，在APU电池中，设计了各自独立工作的四重保护设置，防止APU过度充电。
同样，锂离子电池一旦短路也会出现可怕的安全隐患。波音则同样采取了过度放电的保护。波音对上述电池进行了反复试验和测试，其“飞行小时数已达130万小时，并没有发现问题。”也“尚未发现这些电池内部有缺陷。”但因无法100%排除这一情况，因此在电池和飞机设计中必须要使其能在单个内部电池失效时仍可正常工作。
锂电池在飞机上的应用
据中航锂电研究院副院长谢秋介绍，现有大部分民用飞机使用镍镉电池。镍镉电池由于使用时间较长，技术比较成熟。但镉本身有毒，飞机上的轻量化要求比较高，镍镉的能量密度不如锂电池，目前在一些军用飞机上纷纷尝试使用锂电池。
锂电池分为两种，一种是磷酸铁锂材料生产的锂电池，一种是三元材料生产的锂电池。消费类锂电池，如电脑、手机等多采用三元材料锂电池。三元材料的特点是电压高，能量密度高，重量更轻一些。对飞机而言，重量减低可以更多地节油。而三元材料的缺陷是安全性不是太好。如笔记本、手机出现的燃烧、爆炸多半是因为三元材料锂电池造成的。
也许有人会问，既然安全性不是太好，为何消费类电子产品还要采用三元材料生产的锂电池呢？谢秋表示，三元材料锂电池的能量密度高，待机时间长。这就是波音反复强调的能在“极短时间内获得非常高的功率”，即在极短时间内能给飞机上的电池充电。从这一点上看，就可以理解波音为何要采用锂电池来为飞机提供电力了。
磷酸铁锂的安全性相对稳定，其能量密度相对镍镉要高，但比三元要低。“任何产品都有不安全因素，没有绝对安全的产品。”谢秋向笔者如此表述。 至于新能源类的动力系统是应用磷酸铁锂还是三元材料锂电池，每个国家和地区都有各自的标准。如我国主要以使用磷酸铁锂材料锂电池为主，日韩则以三元材料锂电池为主，欧洲则两种都有，美国也以磷酸铁锂材料锂电池为主。
目前，消费类电子产品多使用三元材料锂电池。电动车、新能源汽车大部分国家都采用磷酸铁锂材料锂电池。不过，谢秋认为，任何新技术进入市场，都需要经过市场的检验。只有待各种缺陷和不足被不断完善和改进后，新技术才会日臻成熟。
覆盖阀冷却设备的作用
当它监测到有烟雾，阀门打开或冷却风扇失效时，能及时利用从外部吸入的空气通过装置时与外部之间的压力差，将烟雾排放或使其冷却。
1月7日，一架停在波士顿机场的波音787梦幻客机发生火灾，起火是由于其尾部的锂离子电池箱温度过高。
电池是飞机高功率电路系统的一部分
波音对锂离子电池
进行了反复试验和测试
其“飞行小时数已达130万小时
并没有发现问题”
787控制系统耗费的电能是其他飞机的5倍
机尾电池箱位于旅客甲板下面的电力室
锂电池起火可产生高达2000华氏度（1092摄氏度）的高温。而由复合材料构成的787 机舱内壁，熔点只有649华氏度（343摄氏度）