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動(dòng)力電池行業(yè):還需翻過(guò)技術(shù)和安全兩座大山

技術(shù)持續(xù)進(jìn)步和產(chǎn)品安全性能完善一直是動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展之要,是行業(yè)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題,也是中國(guó)電池聯(lián)盟調(diào)研的重點(diǎn)方向。在日前舉辦的新能源鋰電材料產(chǎn)業(yè)論壇期間,中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心王芳等專(zhuān)家就動(dòng)力電池技術(shù)和產(chǎn)品安全問(wèn)題向中國(guó)電池聯(lián)盟談了她的觀點(diǎn)。

一是技術(shù)問(wèn)題。數(shù)據(jù)表明,2017年國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量分別達(dá)到了79.4萬(wàn)輛和77.7萬(wàn)輛的規(guī)模,與之匹配的動(dòng)力電池裝機(jī)量達(dá)到了367億瓦時(shí)。預(yù)計(jì)到2020年,動(dòng)力電池的需求量將達(dá)到1000億瓦時(shí)左右。

某鋰電專(zhuān)家認(rèn)為,動(dòng)力電池技術(shù)的問(wèn)題是能量密度不夠。到目前為止,磷酸鐵鋰裝車(chē)電池的能量密度基本上在145Wh/Kg,三元電池在185Wh/kg。據(jù)2017年純電動(dòng)乘用車(chē)的數(shù)據(jù),224款車(chē)型中三元電池裝車(chē)數(shù)是199款,占總車(chē)型的88.8%,同時(shí),能量密度在120-150 Wh/kg之間的車(chē)型占到總車(chē)型的27%。磷酸鐵鋰電池技術(shù)成熟度和安全性相對(duì)較高。

在動(dòng)力電池的全生命周期性能方面,測(cè)試評(píng)價(jià)分成可用、可控和致災(zāi)危害評(píng)價(jià)三方面。

在封裝結(jié)構(gòu)方面,軟包電池的成組效率比其他封裝結(jié)構(gòu)要高。電池的成組率2016-2018年從0.63上升到0.74,包括磷酸鐵鋰和三元電池。2017年統(tǒng)計(jì)145款有單體電池和電池組系統(tǒng)對(duì)比的數(shù)據(jù),單體電池的能量密度平均值是173Wh/Kg,再將體系進(jìn)行細(xì)分,磷酸鐵鋰單體電池的平均值是144Wh/Kg,到了系統(tǒng)層級(jí)是117Wh/Kg,成組率可以高達(dá)81.5%。

磷酸鐵鋰電池最高的成組率可以達(dá)到85%。三元單體是183Wh/Kg,到系統(tǒng)層級(jí)是115Wh/Kg,成組率是0.64。三元電池的安全性較差,熱失控的點(diǎn)比磷酸鐵鋰早得多,三元電池對(duì)安全性集成技術(shù)的重視,導(dǎo)致在系統(tǒng)集成方面所附加的東西增多,降低了三元電池的成組率。

對(duì)于方型、圓柱、軟包之爭(zhēng),王芳認(rèn)為方型、軟包、圓柱三種電池競(jìng)爭(zhēng)比較是好事,能促進(jìn)技術(shù)發(fā)展。從單體到系統(tǒng),圓柱的成組率并不占特別大的優(yōu)勢(shì),軟包略占優(yōu)勢(shì)。她統(tǒng)計(jì)了90多款電池包,只有三款風(fēng)冷,其他都是自然冷卻,這和2016年初完全不一樣,2016年初選擇液冷的乘用車(chē)較多,2017年受到補(bǔ)貼和其他因素的影響,選擇液冷、風(fēng)冷的越來(lái)越少,更多的是選擇自然冷卻。

上述鋰電專(zhuān)家認(rèn)為,動(dòng)力電池技術(shù)在三方面需加大攻關(guān),一是能量密度性能,二是安全性,三是壽命。

二是產(chǎn)品安全問(wèn)題。對(duì)于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō),首當(dāng)其沖的是安全問(wèn)題,這跟它的能量密度、功率密度緊密相關(guān),跟經(jīng)濟(jì)性相關(guān)的是壽命以及低成本性。

某電池專(zhuān)家表示,產(chǎn)品安全是一票否決,再是續(xù)航,三是加速,四是全生命度,五是便捷,六是適用性,七是環(huán)境友好。從整車(chē)實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō),整車(chē)的性能包括加速的性能、動(dòng)力性、安全性、經(jīng)濟(jì)性以及壽命。其中最重要的是安全性。

國(guó)家新能源重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)布局,提出了300Wh/Kg的概念,是產(chǎn)品級(jí)的水平,要求產(chǎn)品在滿足300Wh/Kg關(guān)鍵指標(biāo)的同時(shí),要滿足整車(chē)的使用要求,達(dá)到電池的安全性和壽命的基本要求。

她還從測(cè)試評(píng)價(jià)的角度對(duì)安全性指標(biāo)予以闡明,她認(rèn)為電池發(fā)生安全事故,最初都是熱失控,現(xiàn)在做的評(píng)價(jià)是從材料、電池、BMS、系統(tǒng),到實(shí)現(xiàn)多層級(jí)的熱特性和熱安全、熱失控的對(duì)應(yīng),到材料的熱穩(wěn)定性,到電池全生命周期內(nèi)的熱安全性,再到BMS的熱管理,最終到系統(tǒng)熱穩(wěn)定性、控制熱失控能力的評(píng)價(jià)。不同充放電電流下,產(chǎn)熱的速度、產(chǎn)熱的功率和產(chǎn)熱量都不一樣,要了解每個(gè)電池發(fā)生熱失控的點(diǎn),電池發(fā)生熱失控的趨勢(shì)和可能性、溫度的范圍在哪里,要了解傳播到另外一個(gè)電池的傳播路徑以及傳播速度、傳熱量是什么樣。這是設(shè)計(jì)熱管理可用評(píng)價(jià)最基礎(chǔ)的手段。

對(duì)于電池是否安全的問(wèn)題,電池專(zhuān)家認(rèn)為,安全是相對(duì)的概念,而不安全是絕對(duì)的。如何使電池安全系數(shù)提高且隱患降低是一個(gè)系統(tǒng)工程。要找到熱失控的關(guān)鍵點(diǎn),要能夠有足夠的時(shí)間讓人逃生,這是電動(dòng)汽車(chē)的安全理念,全球只有一個(gè)安全法規(guī),就是人員的安全,財(cái)產(chǎn)不在考慮范圍內(nèi)。多長(zhǎng)時(shí)間人員能夠逃生?就是行駛時(shí)從車(chē)上逃離到安全區(qū)域的時(shí)間。上述鋰電專(zhuān)家也持同樣觀點(diǎn)。

最后她透露,目前國(guó)內(nèi)正在制定國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn),審查以后會(huì)報(bào)到WTO在國(guó)際上征求意見(jiàn),最終成為強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)。另外,電動(dòng)汽車(chē)管理系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn),也在制定之中。

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