CIBF丨奇瑞新能源曾祥兵：車用軟包電池成組提升與保護措施

2021年3月19日，由中國化學與物理動力工業協會動力電池應用分會、電池中國網聯合舉辦的第二屆新能源汽車及動力電池國際交流大會(CIBF·深圳)在深圳舉行。大會期間，奇瑞新能源汽車科技有限公司電池系統部部長曾祥兵發表了題為《車用柔性電池集團推廣與保護措施》的主題報告。

以下為演講實錄:

我今天的話題是關于柔性電池組成的推廣和安全設計。從幾個方面來說:1。柔性電池市場的規模和應用優勢；2.柔性電池模塊的發展趨勢:3.團體推廣；4.安全設計。我們可以看到，有軟包，有圓柱形，有方形，各有利弊。2016年，韓國三星和LG各有特色。我們對主機廠的軟袋技術路線沒有特別偏好，或者說不喜歡。這些都是可以接受的技術路線狀態。我們也可以看到(圖)這是一個行業的預測。到2025年到100Gwh，未來軟包裝的產業鏈也將非常普及。

這是我預測軟包電池組裝效率的趨勢。之前主要是不規范狀態，這個群體效率低。后來軟包改成了標準模塊，客車的空間適應了標準模塊，所以承載能力提高了。未來是一個大模塊，是一個比較空洞的概念。是個模糊的概念，不一定是大模塊。可以從現有尺寸擴展電池。我們做過測試，發現一組電池可以達到95%，電池相當于模塊的狀態。這一塊還有很大的空間。

從提高模塊組合效率的角度，應該從幾個方面入手:1。輕量化設計；2.提高了空間利用率；3.電池單元的能量密度得到提高。輕量化設計是基于模塊、系統、新材料、新技術、使用更新材料的模塊和上下游的系統。比如剛才有同事介紹的盒子，現在用的是鈑金和鋁合金。我們可以用高強度塑料來改善我們的狀態。空間利用率就是如何讓電芯的布局空間和整車的空間邊界更加規范，不要在那里放一些浪費的空間。這是我們應該做的。還有集成大模塊技術。如果提高電器的能量密度，整體效率會大大提高。

輕量化會從幾個角度降低。以左邊的盒子為例，從設計、工藝、材料入手。從設計上來說，希望有結構設計優化，比如做成平板或者鏤空板，重量會有變化。使用的復合材料，最近看到的PCM材料，會比PP更輕更結實，成本可能會漲一點，看選在哪里了。下殼鋁合金2.7，鎂鋁合金強度會增加，這也是一個突破。在工藝上，所有工序的連接都是單寧酸和激光焊接的狀態，也可以用粘膠的結構，也就是小螞蟻的身體。鋁合金的狀態是膠合，結構密度比金屬輕，可以提高材料的性能。

另一個是標準化和平臺化的研究。這項研究如何提高效率？效率有很多種，生產效率，利用效率，縮短開發周期，降低風險，也可以提高效率。我們也提倡平臺化，大規模的物料，可以供不同的供應商使用，整體流程成本控制更科學。

我來說說軟袋的安全設計。昨天魏老師也講了軟袋電池的一大特點——膨脹。通貨膨脹就一定是錯的嗎？任何電芯都有膨脹，如何抑制膨脹對電池的影響？這就是我們要做的。可能有一些原因，也可能有一些影響結構穩定性的因素。怎么優化呢？有兩部分要做:1 .在電池開發的過程中，也就是整個生命周期，如何控制膨脹率，如何測試膨脹率，通過仿真手段和驗證手段探索基礎數據，然后將基礎數據應用到結構中，再用力學模型表達模塊結構，這是設計階段的第一項工作。

2.現在所有開發流程的驗證時間都很短，所有的時間都很短。大家都覺得現在的開發周期可以很快。如果有兩年周期驗證，可以測試模塊周期周期和型號周期，把擴展測試做到位，至少從這個角度來說，這也是我們重點考慮的。呼吁同行多積累，因為電動車已經發展了十年，多積累一些數據可以作為行業交流的基礎數據庫，對以后的電池應用肯定有很大的幫助。

從力學的角度做大量的工作，將分為六個部分:1。防振蕩設計。振動是強度的設計，所以在設計上做好仿真；大家普遍驗證的標準就是國標，國標就是門檻。企業電池廠和主機廠要高于國標，讓客戶有更好的產品應用體驗，前期采用更嚴格的標準。最早的一款車是2014年上市的，但至今沒有因為振動出現故障。這項工作需要做得細致。2.防擠壓設計。我們面臨著新能源汽車應用和傳統汽車應用在不同領域的概念。以前是傳統車撞底盤就壞了，現在電池跟傳統車有一些變化，好像油箱壞了，會有危險。現在這一塊的工作，怎么讓底盤防護更有效，但是沒有辦法讓裝甲車，有點難，怎么找到最合理的設計。3.密封設計。進水肯定會導致短路。如何保證在全生命周期(10年)內使用？現在實驗室的要求是疲勞振動和循環壽命試驗后做RPX7和RPX9實驗，以保證電池組的防水性能。現在可以保證電池24小時內泡在水里，這樣就不用泡了。這個標準也會提高，對暴雨和暴雨有很好的抵抗能力。4.抗沖擊設計。特別是路面不平整，有一些大石頭，這也需要一定的工作。整車是要和電池組碰撞的，不僅僅是一塊，還有整車。機械全方位保護，等等。

電氣安全可以做很多工作，真的發生的時候，短路保護，人體觸摸保護等等，這些都是我們需要做的工作。現在挺火的，新聞也多了。這方面的工作比以前更受重視了。新的阻燃材料和保溫材料正在推，可以加強模塊和模塊的保溫，或者阻斷熱傳導。因為能量密度是不斷迭代遞進的，所以人們認為能量密度是第一位的，把安全的事情放在后面。這兩年，鼓勵政策一直在弱化。我覺得還是要回歸設計的本質，安全是首要位置。我們不應該吝嗇耐熱和阻燃措施的應用，這些措施可能會降低能源密度，但會更好地提高能源安全。

在熱安全方面，要進一步控制熱失控，延長發生時間，確保生命財產安全。我們應該做一系列的工作，如處理熱失控的性質，分析熱擴散，預案，保護方案等。，最大程度保護乘客的人身和財產安全。

功能安全也被越來越多的提了出來，功能安全更多的是電池管理系統。電池安全設計是重中之重，要從整車安全貫穿整車開發的過程和目標，再逐步分解到系統和模塊，形成一個完整的循環。要做好每個環節的安全設計。

未來，電池和模塊的制造能力和工藝水平將不斷提高，軟包電器的一致性也將不斷提高。隨著標準化模塊和方形電池大模塊的發展趨勢，成本會越來越被理解。在軟包技術和方形電池的開發上，我們還需要做更多的工作。基于電芯自身安全性和高能量的優勢，首先要強化安全設計的理念，對安全設計流程進行規劃和設計，打造更安全可靠的流程。我就分享這么多。謝謝你。

(注:本文根據現場速記整理，未經主講人審核。僅供參考。請勿轉載！)

掃描下方二維碼，關注“第二屆新能源汽車及動力電池國際交流大會(CIBF深)”直播專題！1 2021年3月19日，由中國化學與物理動力工業協會動力電池應用分會、電池中國網聯合舉辦的第二屆新能源汽車及動力電池國際交流大會(CIBF·深圳)在深圳召開。大會期間，奇瑞新能源汽車科技有限公司電池系統部部長曾祥兵發表了題為《車用柔性電池集團推廣與保護措施》的主題報告。

以下為演講實錄:

我今天的話題是關于柔性電池組成的推廣和安全設計。從幾個方面來說:1。柔性電池市場的規模和應用優勢；2.柔性電池模塊的發展趨勢:3.團體推廣；4.安全設計。我們可以看到，有軟包，有圓柱形，有方形，各有利弊。2016年，韓國三星和LG各有特色。我們對主機廠的軟袋技術路線沒有特別偏好，或者說不喜歡。這些都是可以接受的技術路線狀態。我們也可以看到(圖)這是一個行業的預測。到2025年到100Gwh，未來軟包裝的產業鏈也將非常普及。

這是我預測軟包電池組裝效率的趨勢。之前主要是不規范狀態，這個群體效率低。后來軟包改成了標準模塊，客車的空間適應了標準模塊，所以承載能力提高了。未來是一個大模塊，是一個比較空洞的概念。是個模糊的概念，不一定是大模塊。可以從現有尺寸擴展電池。我們做過測試，發現一組電池可以達到95%，電池相當于模塊的狀態。這一塊還有很大的空間。

從提高模塊組合效率的角度，應該從幾個方面入手:1。輕量化設計；2.提高了空間利用率；3.電池單元的能量密度得到提高。輕量化設計是基于模塊、系統、新材料、新技術、使用更新材料的模塊和上下游的系統。比如剛才有同事介紹的盒子，現在用的是鈑金和鋁合金。我們可以用高強度塑料來改善我們的狀態。空間利用率就是如何讓電芯的布局空間和整車的空間邊界更加規范，不要在那里放一些浪費的空間。這是我們應該做的。還有集成大模塊技術。如果提高電器的能量密度，整體效率會大大提高。

輕量化會從幾個角度降低。以左邊的盒子為例，從設計、工藝、材料入手。從設計上來說，希望有結構設計優化，比如做成平板或者鏤空板，重量會有變化。使用的復合材料，最近看到的PCM材料，會比PP更輕更結實，成本可能會漲一點，看選在哪里了。下殼鋁合金2.7，鎂鋁合金強度會增加，這也是一個突破。在工藝上，所有工序的連接都是單寧酸和激光焊接的狀態，也可以用粘膠的結構，也就是小螞蟻的身體。鋁合金的狀態是膠合，結構密度比金屬輕，可以提高材料的性能。

另一個是標準化和平臺化的研究。這項研究如何提高效率？效率有很多種，生產效率，利用效率，縮短開發周期，降低風險，也可以提高效率。我們也提倡平臺化，大規模的物料，可以供不同的供應商使用，整體流程成本控制更科學。

我來說說軟袋的安全設計。昨天魏老師也講了軟袋電池的一大特點——膨脹。通貨膨脹就一定是錯的嗎？任何電芯都有膨脹，如何抑制膨脹對電池的影響？這就是我們要做的。可能有一些原因，也可能有一些影響結構穩定性的因素。怎么優化呢？有兩部分要做:1 .在電池開發的過程中，也就是整個生命周期，如何控制膨脹率，如何測試膨脹率，通過仿真手段和驗證手段探索基礎數據，然后將基礎數據應用到結構中，再用力學模型表達模塊結構，這是設計階段的第一項工作。

2.現在所有開發流程的驗證時間都很短，所有的時間都很短。大家都覺得現在的開發周期可以很快。如果有兩年周期驗證，可以測試模塊周期周期和型號周期，把擴展測試做到位，至少從這個角度來說，這也是我們重點考慮的。呼吁同行多積累，因為電動車已經發展了十年，多積累一些數據可以作為行業交流的基礎數據庫，對以后的電池應用肯定有很大的幫助。

從力學的角度做大量的工作，將分為六個部分:1。防振蕩設計。振動是強度的設計，所以在設計上做好仿真；大家普遍驗證的標準就是國標，國標就是門檻。企業電池廠和主機廠要高于國標，讓客戶有更好的產品應用體驗，前期采用更嚴格的標準。最早的一款車是2014年上市的，但至今沒有因為振動出現故障。這項工作需要做得細致。2.防擠壓設計。我們面臨著新能源汽車應用和傳統汽車應用在不同領域的概念。以前是傳統車撞底盤就壞了，現在電池跟傳統車有一些變化，好像油箱壞了，會有危險。現在這一塊的工作，怎么讓底盤防護更有效，但是沒有辦法讓裝甲車，有點難，怎么找到最合理的設計。3.密封設計。進水肯定會導致短路。如何保證在全生命周期(10年)內使用？現在實驗室的要求是疲勞振動和循環壽命試驗后做RPX7和RPX9實驗，以保證電池組的防水性能。現在可以保證電池24小時內泡在水里，這樣就不用泡了。這個標準也會提高，對暴雨和暴雨有很好的抵抗能力。4.抗沖擊設計。特別是路面不平整，有一些大石頭，這也需要一定的工作。整車是要和電池組碰撞的，不僅僅是一塊，還有整車。機械全方位保護，等等。

電氣安全可以做很多工作，真的發生的時候，短路保護，人體觸摸保護等等，這些都是我們需要做的工作。現在挺火的，新聞也多了。這方面的工作比以前更受重視了。新的阻燃材料和保溫材料正在推，可以加強模塊和模塊的保溫，或者阻斷熱傳導。因為能量密度是不斷迭代遞進的，所以人們認為能量密度是第一位的，把安全的事情放在后面。這兩年，鼓勵政策一直在弱化。我覺得還是要回歸設計的本質，安全是首要位置。我們不應該吝嗇耐熱和阻燃措施的應用，這些措施可能會降低能源密度，但會更好地提高能源安全。

在熱安全方面，要進一步控制熱失控，延長發生時間，確保生命財產安全。我們應該做一系列的工作，如處理熱失控的性質，分析熱擴散，預案，保護方案等。，最大程度保護乘客的人身和財產安全。

功能安全也被越來越多的提了出來，功能安全更多的是電池管理系統。電池安全設計是重中之重，要從整車安全貫穿整車開發的過程和目標，再逐步分解到系統和模塊，形成一個完整的循環。要做好每個環節的安全設計。

未來，電池和模塊的制造能力和工藝水平將不斷提高，軟包電器的一致性也將不斷提高。隨著標準化模塊和方形電池大模塊的發展趨勢，成本會越來越被理解。在軟包技術和方形電池的開發上，我們還需要做更多的工作。基于電芯自身安全性和高能量的優勢，首先要強化安全設計的理念，對安全設計流程進行規劃和設計，打造更安全可靠的流程。我就分享這么多。謝謝你。

(注:本文根據現場速記整理，未經主講人審核。僅供參考。請勿轉載！)

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