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追求高比能量,如何兼顾电池安全?——IBSW大咖这样说

作者:田禾 2019-10-11 18:56:45 来源: 新能源汽车网

  新能源汽车网[xnyauto]报道:这两天,两则新闻比较火。

  一、2019年10月8日,国家市场监管总局质量发展局发布"关于进一步规范新能源汽车事故报告的补充通知"。

  文件要求,生产者获知其生产、销售或进口的新能源汽车在中国市场发生冒烟、起火事故的,应在事故发生后12小时内(如造成人员伤亡或重大社会影响的,应在事故发生后6小时内)向市场监管总局质量发展局报告事故基本信息。

  二、瑞典斯德哥尔摩当地时间10月9日中午,瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫(JohnB.Goodenough)、M·斯坦利·威廷汉(M.StanleyWhittingham)和吉野彰(AkiraYoshino),以表彰其在锂电池发展上所做的贡献。


图片来源于网络

  两则新闻,都与动力电池息息相关……不难看出,在锂电池及其材料产业领域,全球科研重点以及安全意识都颇具共通性。

  2019年10月8日,由清华大学电池安全实验室主办第三届国际电池安全研讨会(IBSW)召开。来自8个国家的400多嘉宾,深度关注电池热失控机-电-热诱因及防控方法、电池热失控发生机理与抑制方法、电池燃烧爆炸特性及火灾安全、电池系统热失控蔓延与热管理、电池析锂与快充安全、固态电池安全性问题等六方面话题。

  新能源汽车网[xnyauto]了解到,IBSW由美国能源部(DOE)和德国科学教育部(BMBF)及相关国际知名学者发起。已于2015年的德国慕尼黑工业大学、2017年在美国Sandia国家实验室成功举办两届。旨在应对全球动力电池安全领域的重大挑战,推动电池安全领域的国际合作。

  那么,在追求高比能量的同时,能否兼顾电池安全?[xnyauto]整理IBSW观点,关于动力电池安全,大咖们这样说。


中国科学院院士欧阳明高

  活动伊始,欧阳明高分析表示:"动力电池的发展,主要是做好安全性,特别是高比能量电池的安全性。"

  欧阳明高指出,"大量实验研究表明,电池热失控有三个特征温度,自生热起始温度T1,热失控引发温度T2、热失控最高温度T3,经过多类型的动力电池测试后发现,基本都符合这个规律。这其中,T2又是最为关键的。探究发现,正极释氧、负极析锂、隔膜崩溃,这三个原因,是引发热失控的主因。"


中国汽车技术研究中心首席专家王芳

  中国汽车技术研究中心首席专家王芳,长期从事电池安全测试评价和标准化评价工作。在她看来,电池越做越大,持续提高电池系统能量密度,为电池安全带来了巨大挑战。

  "用我们的技术、方法或者是产品的改进,去提升安全性,这是一个基本出发点。王芳表示,电动汽车事故多样,可分为充电、机械破坏(碰撞)、泡水、自燃导致热扩散等。根据王芳提供的数据显示,在充电过程中印发的事故占比最高,达到抽样案例的22%,其次为碰撞事故,占比16%。"

  与此同时,在2016、2017、2018三年间,通过测试当时量比较大的国内外产品(包括三星、LG的电池),王芳发现,随着能量密度的提升,不管本体安全性如何去提升,电池的稳定性在变差。同时,从磷酸铁锂到三元,从三元333、到532、再到811体系,材料体系的变化带来的弊端是,热失控时间不断提前,正极材料的释氧温度逐步降低,电池材料的热稳定性越来越差。

  王芳认为,评价电池,要在整车应用的基础上多工况、多维度评价。同时,整车企业还需要在BMS精准管理,热管理、功能安全管理方面下功夫,让电池在可控的范围内进行充电使用和正常使用。

  对此,在整车安全应对策略上,北汽、一汽、蔚来等代表企业代表,也带来了各自的思考。


北汽新能源工程研究院代康伟

  北汽新能源工程研究院代康伟介绍,在安全方面,从零部件级、汽车级,北汽新能源有四层保护。

  首先,在电池周围,设计过渡区以及可变形区,可以一定程度上来降低整车的碰撞强度,这是第一层整车级的保护。

  第二层,电池PACK,采用高强度铝型材的箱体设计,结合拓补设计的优化点,确保我们PACK级有第二层的关于强度的保护。

  第三层,电气功能的保护,通过把BMS、BDU等高压切断装置的电气部件优化在电池包的中心,用来确保当整车碰撞时我们的电气系统不至于受到过多的损坏,确保它的功能正常。同时,把相关的碰撞信号以及相关的异常监测的信号引入到系统里,来确保电气在出现异常情况时能够主动的切断高压装置,以确保安全。

  第四层,在模组级,采用高强度铝型材的模组设计,跟普通的铝型材强度比的话有35%的强度加强,同时我们在电芯与电芯之间、模组与PACK之间也设置了隔热的缓冲区。

  新能源汽车网[xnyauto]现场了解到,在热安全方面,北汽新能源采用极端试验,800度的温度下火烤20分钟,远超国标数十倍。

  在安全方面,中国一汽也开展了诸多方面的思考与实践。


中国一汽王德平

  中国一汽王德平介绍,动力电池安全事故,主要由几个失效构成:第一,电芯的失效;第二,BMS的失效;第三,绝缘系统的失效;第四,机械与密封的失效;第五,连接的失效。

  对此,围绕上述机理和情况,一汽新能源主要从七个方面来确保安全:第一,从技术路线方向上做进一步的明确;第二,构建全体系的安全理念;第三,在开发的业务流程、管理的业务流程上,要把安全纳入到整个业务的管理框架里;第四,一些具体的安全技术。第五,把实验验证好;第六,提供前置的和全过程的服务;第七,监控的系统。

  而作为新兴造车势力的参会代表,蔚来汽车全球副总裁黄晨东表示:"对传统汽车来讲,关键技术在引擎、变速箱以及底盘体系。在电动车当中,我们主要是电池系统以及电子驾驶、管控体系。蔚来汽车,主要专注于电池与电子驾驶ECU,电子以及冷却系统,希望车辆能够更加的智能、更加的轻型、更加的电动化。"


蔚来汽车全球副总裁黄晨东

  为确保驾驶安全,从数据分析的角度,蔚来汽车开展了对数据的持续监测。首先,是事件的监测,比如电芯的、电池、电池组,温度、电压、内部的阻抗等等数据。

  此外,通过数据监测,蔚来汽车意在找到统计数据的差异性,寻找隐患。

  黄晨东表示,对于电池本身,蔚来汽车有精确的智能系统、SOC预计。另外,电池的安全监测和预警系统,即便汽车在休眠的过程中,我们仍然可以监测数据,所有的大数据都进入到云端,进行自动分析,发现任何得异常,就会预警。

  一直以来,安全是永恒的话题。对于动力电池产业来说,更高的能量密度,意味着更大的安全管控风险。

  而在消费者看来,"里程焦虑"的日益削减后,随之而来的"安全焦虑"正成为忧心所在。

  前途光明、道路艰辛,能量扩容与安全管控,如何"博弈"?动力电池比能量与安全的平衡点,仍需全新突破,期待精彩。--新能源汽车网[xnyauto]北京报道。

 
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