网站首页

今年，电动汽车出现了一些安全问题。

根据国家市场监督管理局的数据，2018年至少有40起新能源汽车火灾事故。自今年4月以来，又发生了一系列涉及电动汽车的火灾和烟雾事故。动力电池的安全性是一个敏感且不可回避的话题。

近日，在首届中国国际电动汽车安全技术创新大会上，中国动力电池创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子东对电动汽车安全性进行了多维度分析。他认为，除非在材料方面没有明显的技术突破，并且比能量达到一定水平，否则动力电池很难取得进一步的突破。与此同时，对安全的负面影响正在增加。在掌握锂电池的点火规律之前，不能忽视能量密度控制、安全性和长寿命之间的平衡。

中国动力电池创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子东

动力电池技术路线之争

这个问题由来已久，也是能源密度和安全之间的博弈。

王子东说:“我们必须承认，电池组是一种含有高能物质的部件，具有危险性。此外，随着电池比能量和比功率的增加，发生事故的风险也会增加。”

在锂电池的众多技术路线中，磷酸铁锂和三元组之间的对抗最为僵持。

磷酸铁锂安全性高，使用寿命长，但其能量密度不如三元锂高，但可以通过增加电池容量来弥补。其低温性能差，主要是在小容量电池上，并且其材料一致性差。

三元电池能量密度高、一致性好、低温性能好，但安全性稍差，循环寿命远低于磷酸铁锂电池。

“目前，磷酸铁锂电池拥有中国最成熟的产业链，相关领域的核心技术也比较多，而以日本和韩国为代表的三元电池相对比较成熟。”王子东认为，这种技术路线的对抗，有一种中国对日本和韩国的意义。

如果仅评估动力电池的性能，他列出了10个维度:1。电池组的安全性，2。电池组(而不是电池组电池)的能量密度，3。电池组的循环寿命，4。电池组的成本，5。充电率，6。电池组电池的一致性，7。低温性能，8。团体使用率，9。方便回收和再利用，以及10。正极和负极材料可以回收、修复和再利用。

作为一条能够引领潮流的技术路线，它在上述任何方面都不能有太明显的缺陷。这是在所有方面实现平衡的可行途径，而不是单一的高性能指标，如能量密度。

因此，从以上10个方面的分析和比较来看，在这场决斗中，三元和磷酸铁锂打得惨烈，竞争激烈，各有胜负，也有平手。在这10场比赛之后，王子东的个人裁判给出了一个简单的最终结论:当安全和能量密度要求不是很高时，优选磷酸铁锂电池。

动力电池的天花板在哪里？

在王子东看来，有必要对提高动力电池的能量密度有一个清晰的认识:要提高电动汽车用动力电池的性能，使其能够产业化，不仅要提高正负电极材料的性能，还要在许多方面取得较大的突破，才能实现动力电池的真正提高。

根据工业化动力电池的定义，国家目标是到2020年实现电动汽车一次充电行驶400公里，比能量为300瓦时/千克(350)、600瓦时/升(700)和0.6元/瓦时，电池系统达到220瓦时/千克(260)、300瓦时/升(380)、1.0元/瓦时，循环寿命1500次(80%DOD)。

王子东表示，从指数数据来看，实现这些指标仍然相当困难。

目前，国内动力电池企业的产品概况是:就磷酸铁锂而言，大规模生产能量型磷酸铁锂动力电池的能量密度约为140-180Wh/kg。就三种原料而言，大规模生产的纯电动驱动用三元阳极锂离子动力电池的能量密度约为180-260瓦时/千克。

从技术角度来看，如果电池组的比能量达到260瓦时/千克，基于10瓦时/千克/100千米的能量消耗，400千米电动车的40瓦时电池组的电池重量不能超过99.5千克，电池组的总重量不能超过153千克，软包装电池的比能量需要超过402瓦时/千克，这是难以想象的。

因此，可以推断，比能量为350瓦时/千克(如果可以制造的话)的电池需要制成大容量(超过80瓦时)的铝合金硬壳动力电池，从而节省模块化后所占的重量。40KWh电池芯的总重量应控制在114.3千克以内，仅占电池组重量比的74.7%。剩余铝合金箱(25公斤)、热管理系统(2公斤)、连接件和固定件(11.7公斤)等的总重量。不应超过38.7公斤，电站电池组的重量比为25.3%，电池组的总重量不应超过153公斤，电池组的比能量应达到262瓦/公斤。

“当你提到高能量密度时，为什么会想到软包装电池？从车辆工程的角度来看，考虑的是动力电池系统的能量密度，而不是单个电池的能量密度。从单个电池到模块，再到系统集成，有许多中间环节，即电池之间的连接器、模块之间的连接电缆、盒子、固定框架、支撑框架、导热结构等。，所有这些都会增加很多重量。”王子东提出应从系统能量密度、可靠性和安全性方面进行优化。

动力电池的安全性

经过十年的积累，中国的动力电池行业有了很大的提高，尤其是在对动力电池的理解和理解方面。应该说，它有能力处理目前使用的电动汽车。

目前，如果比能发展到一定水平，没有明显的技术突破，动力电池材料很难有进一步的突破。与此同时，对安全的负面影响正在增加。“许多人问我，为什么对电动车的要求如此之高，因为燃料车比电动车更容易发生火灾。”王子东说，有一个概念需要澄清:燃料车的点火可以定期发现，这与许多已知的因素有关。关键是燃料车的可燃材料是燃料，密封在隔离的环境中，与氧气(助燃剂)和火源隔离。一旦这种孤立的状况被打破(例如，老化的管道漏油并遇到发动机的高温)，就会发生事故。

然而，动力电池系统中的可燃物质是电解液，与助燃剂氧气(正极材料在高温下会分解产生氧气)和火源(内部短路和过充电会产生高温)密封在同一容器环境中，因此其安全不确定性尤为突出。

例如，2003年，在感冒和非典病毒之间，谁对人类的危害最大？当然是感冒，但是人们害怕非典，因为我们没有任何治疗非典病毒的药物。因此，在掌握锂电池的点火规则之前，能量密度控制、安全性和长寿命之间的平衡是不可忽视的。

1、如何认识动力电池？

在动力电池诞生之前，需要预先考虑:电池模块和电池组(系统)的设计，以便组装、安装、维护、调整、回收和容易拆卸。

这些表演的设计非常重要。我们不能在灾区制造所有的电池来解决这些性能问题。锂电池天生具有“爆炸性”脾气。为什么锂电池会变成“定时炸弹”？

锂离子电池主要由六部分组成，即正极、铝箔、负极、铜箔、隔膜和电解液。

电池中的电解液含有大量的有机物，如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和磷酸二甲酯。一个接一个，这些家伙有他们自己的爆炸特性，脸上写着“远离火”。此外，一旦电池的正极和负极短路，就会产生大量的热量，甚至会产生火花。因此，人们自然会想到用一些东西来分隔正极和负极，从而引入隔膜。

电池隔板变薄后，一旦薄膜损坏，问题将会非常严重。锂电池本身也隐藏着刺穿隔膜的隐患。这种现象被称为“枝晶”。这个问题是一种写在锂电池基因中的疾病。在锂电池使用过程中，电极表面会形成一些小毛刺。这些小毛刺被称为“枝晶”。此外，枝晶生长的时间越长，最终穿透隔膜的枝晶越大，导致短路。

隔膜越薄，可燃电解质越薄，在暗流中会自行生长的树枝状晶体越薄，当材料在高温下分解时，氧气会自动分离。整个锂电池就像把火药桶、助燃剂和打火机关在一个小房间里，然后用一层塑料包裹把它们分开，这让任何人一想到它都会感到害怕。现在，最重要的是控制“打火机”。

2.如何确保动力电池系统的安全？

电池系统的安全性必须由电池解决。为了确保电池的安全性，必须采用更稳定的材料和更安全的设计。

王子东表示，目前正在有意降低电池单元的安全要求，降低成本并提高能量密度，这在进行热失控传播实验时是很难通过的。仍然有必要从源头上掌握基本的安全要求，以评估整个车辆的安全性。为了电池单元的安全，应该选择更厚的隔膜，并且增加电池单元能量密度的设计不应该通过减小隔膜的厚度来实现。

电池充电期间的安全管理是关键！由于动力锂电池组使用的最关键和核心问题是安全和使用寿命，特别是在快速充电期间，电池组中电池之间的差异会增加。如何解决电池组的使用寿命面临着巨大的挑战。

除了电池自身的可制造性和产品质量之外，影响电池安全使用和循环寿命的最重要因素之一是电池组充电期间的安全控制和热管理技术。没有完善的电池组安全控制和热管理技术，电池安全性和长寿命周期就无法得到保证。因此，动力电池充电管理系统与电池本身的安全同等重要。

3、快速充电技术要求高功率电池

关于充电速度，每个人都希望实现快速充电。高能动力电池目前的充电速度可以在40-60分钟内补充80%的能量。它并不构成在城市中使用电动车辆进行通勤运输的真正障碍，但是在使用电动车辆的城市之间解决交通问题可能存在一些问题。

从快速充电到超快速充电(200-400千瓦)，90%的能量可以在10分钟内补充，这将有效地缩短电动车和内燃机之间的差距。

王子东表示，目前的设计方案是减小电极厚度，改变电池结构，选择更合适的材料进行快速充电，这将增加动力电池的生产成本，降低其能量密度，同时也降低动力电池系统的使用寿命，需要从整体上进行优化考虑。

另一方面，如何在快速充电过程中减少电池单元之间的差异，需要合理的热管理系统设计来提高电池单元的使用寿命。

4.如何解决动力电池的安全问题？

王子东认为，新能源汽车的安全事故主要是由动力电池的热失控引起的。热失控不仅是结果，而且原因复杂，事故源难以确定。因此，安全问题应该引起高度重视。

该行业不断反思安全问题，盲目追求高能源密度已成为焦点。专业人士指出，理论上，电池的能量密度与安全性成反比。随着企业追求高能源密度，安全问题暴露出来。尽管不清楚发生的火灾与追求能量密度之间有多大的关联，但随着高镍三元电池进入市场，新能源汽车正面临更高的安全技术要求。

如何在高能量密度和提高安全性之间取得平衡已经成为当前工业中迫切需要解决的一个大问题。每个企业都从单电池、模块设计和电池组结构设计的多个层面提高了整体安全性。

提高动力电池的安全性主要是从三个层面进行，包括单体电池、模块设计和电池组的结构设计，以提高整体安全性。对于单节电池，可以通过向电解液中添加添加剂来降低其可燃性，提高隔膜的耐温性，或者提高正极材料的稳定性。在模块设计上，可以通过加强温度控制设计、楼宇管理系统充电管理或改变单一连接方式来提高安全性。对于车辆级，通过放置电池可以更好的散热，改进充电方法，减少充电不当带来的安全隐患。

由于电池组是一种含有高能物质的部件，它具有危险的性质。此外，随着电池比能量和比功率的增加，发生事故的风险也会增加。因此，有必要研究能量密度与安全性之间的矛盾平衡，包括材料性能的平衡、电池模块结构的平衡、电池系统级的平衡、成本可接受性的平衡、多级利用过程中的平衡以及动力电池材料回收过程中的平衡。

解决方案的研究包括:材料性能的匹配优化、电池模块结构设计的优化、电池组系统与车身的一体化设计、生产制造成本的控制、多层次利用的推广和应用成本的细化、动力电池材料的修复和再利用的鼓励。

试读已经完成。如果您想阅读所有内容，请登录查看。

*版权声明:本文是盖世汽车的原创文章。如果您想重印，请遵循重印说明中的相关规定。违者将依法追究法律责任！

• 上一篇：齐吉尔身居高位，手握军队。齐太太被杀时，他为什么保
• 下一篇：IMEC开发了新的固态电池电解液，使固态电池能在2小时