動力電池行業：還需翻過技術和安全兩座大山

圖片來源于“123rf.com.cn”技術的不斷進步和產品安全性能的提高一直是動力電池行業發展的關鍵，是行業內外關注的熱點問題，也是中國電池聯盟研究的重點方向。在近日舉行的新能源鋰電池材料產業論壇上，中國汽車技術研究中心王芳等專家向中國電池聯盟暢談了她對動力電池技術和產品安全的看法。首先是技術問題。數據顯示，2017年，國內新能源汽車產銷分別達到79.4萬輛和77.7萬輛，與其配套的動力電池裝機容量達到367億瓦時。據估計，到2020年，動力電池的需求將達到1000億瓦時左右。一位鋰電池專家認為，動力電池技術的問題在于能量密度不足。截至目前，磷酸亞鐵鋰負載電池的能量密度基本為145Wh/kg，三元電池為185Wh/kg。2017年純電動乘用車數據顯示，224款車型裝載的三元電池數量為199個，占總車型的88.8%。同時，能量密度在120-150 Wh/kg之間的模型占總模型的27%。磷酸鐵鋰電池的技術成熟度和安全性相對較高。在動力電池的全生命周期性能中，測試和評估分為可用性、可控性和危險性評估三個方面。在封裝結構方面，柔性電池的組效率高于其他封裝結構。2016-2018年，電池的分組率從0.63提高到0.74，包括磷酸亞鐵鋰和三元電池。2017年，對145個電池系統的數據進行了比較。電池的平均能量密度為173Wh/kg，然后對系統進行細分。在磷酸亞鐵鋰中，電池的平均能量密度為144Wh/kg，系統級為117Wh/kg，分組率高達81.5%。磷酸鐵鋰電池的最高分組率可達85%。三元單體為183 wh/kg，系統級為115 wh/kg，分組率為0.64。三元電池的安全性較差，熱失控點遠早于磷酸亞鐵鋰。三元電池對安全集成技術的重要性導致系統集成中附加事物的增加，從而降低了三元電池的分組率。關于方形、圓柱形和軟包裝的爭議，王芳認為方形、軟包裝和圓柱形電池之間的競爭是一件好事，可以促進技術發展。從單體到系統，圓柱體的分組率不是特別占主導地位，軟袋略占主導地位。她數了數90多個電池組，其中只有三個是風冷的，其他都是自然冷卻的，與2016年初完全不同。2016年初，選擇液冷的乘用車越來越多。2017年，受補貼等因素影響，選擇液冷和風冷的人越來越少，選擇自然冷卻的人越來越多。上述鋰電池專家認為，動力電池技術需要從三個方面進行攻關，一是能量密度性能，二是安全性，三是壽命。二是產品安全。對于動力電池來說，首要問題是安全性，這與其能量密度和功率密度密切相關，其經濟性與其壽命和低成本有關。一位電池專家表示，產品安全是一票否決，然后是電池壽命，第三是加速，第四是全壽命，第五是方便，第六是適用性，第七是環境友好。從整車的實際應用來看，整車的性能包括加速性能、動力性、安全性、經濟性和使用壽命。其中最重要的是安全。國家新能源重點專項布局提出了300瓦時/公斤的概念，這是在產品層面。該產品要求滿足300Wh/kg的關鍵指標，同時滿足整車使用要求，滿足電池安全和壽命的基本要求。她還從測試和評估的角度闡明了安全指標。她認為，電池的安全事故最初都是由熱失控引起的，現在的評估是從材料、電池、BMS和系統到多……

-水平熱特性和熱安全與熱失控之間的對應關系，材料的熱穩定性，電池在其整個生命周期中的熱安全，BMS的熱管理，最后是系統熱穩定性和控制熱失控能力的評估。在不同的充電和放電電流下，產生的速度、功率和熱量都不同。有必要了解每個電池中發生熱失控的點、電池中熱失控的趨勢和可能性、溫度范圍、到另一個電池的傳播路徑，以及傳播速度和熱傳遞。這是設計熱管理可用評估的最基本手段。關于電池是否安全，電池專家認為，安全是一個相對的概念，而不安全是絕對的。如何提高電池的安全系數，減少隱患，是一項系統工程。為了找到熱失控的關鍵點，有必要有足夠的時間讓人們逃離。這就是電動汽車的安全概念。世界上只有一條安全法規，那就是人身安全，不考慮財產安全。人們能逃多久？現在是開車時從車里逃到安全區域的時候了。上述鋰電池專家也持相同觀點。最后，她透露，中國目前正在制定國家標準，審查后將上報世貿組織征求國際意見，最終成為強制性安全標準。此外，電動汽車管理系統的功能安全標準也正在制定中。

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