鉅大LARGE | 點擊量:1633次 | 2019年12月18日
如何保證動力電池系統的安全性?
在鋰電池眾多的技術路線中,磷酸鐵鋰與三元的對決最為膠著。
磷酸鐵鋰安全性高、壽命長,但是能量密度不如三元高,但可以通過提高電池容量加以彌補,低溫性能差,主要是在小容量電池上低溫性能低,材料一致性也差。
三元電池能量密度高,一致性好,低溫性能好,但是安全性略差,循環壽命遠不如磷酸鐵鋰電池。
當前,在中國磷酸鐵鋰電池具有最成熟的產業鏈,我們對相關領域掌握的核心技術也比較多,而三元電池則以日韓為代表,相對更成熟一些。王子冬認為,這種技術路線的對決,更有一種中國vs日韓的意味。
如果單從動力電池本身的性能來評價,他列舉了10個維度:1.電池組的安全性、2.電池組的能量密度(而非單體)、3.電池組的循環壽命、4.電池組的成本、5.充電倍率、6.電池單體一致性、7.低溫性能、8.成組利用率、9.回收再利用的方便性、10.正負極材料可回收修復再利用。
動力電池的安全性
我國動力電池行業經過十年積累,已經有了非常大的提升,特別是對動力電池的理解和認識方面,應對當下的電動汽車使用,應該說是能夠勝任的。
現在的動力電池在材料上,如果沒有明顯技術突破前,比能量發展到一定水平之后,就很難再有進一步的突破,與此同時,在安全性方面的負面影響卻越來越大。許多人曾經問我,燃油車還經常起火呢,且比電動汽車多,為什么對電動汽車要求這么高呢?王子冬表示,這里有一個概念需要說清:燃油車的著火是能夠找到規律的,與許多已知因素有關,關鍵一點是燃油車的易燃物是燃油,是被密封在一個與外界隔絕的環境里,與氧氣(助燃劑)和火源分開,這種隔絕條件一旦被打破(如管路老化漏油遇到發動機高溫),就會出現事故。
而動力電池系統的易燃物是電解液,它與助燃劑氧氣(正極材料遇到高溫時會分解生產氧氣)和火源(內短路、過充都會產生高溫)被密封在同一個容器環境里,因此它的安全不確定性也就顯得尤為突出。
1、如何認識動力電池?
動力電池出生前就需要事先考慮好:電池模塊和電池組(系統)的可組裝性設計、可安裝性設計、可維護性設計、可調整性設計、回收可方便拆解性設計等。
這些性能的設計非常重要,不能把電池都造出來災區解決這些性能問題,鋰電池生來就是爆脾氣,為什么鋰電池會變身定時炸彈?
鋰離子電池主要由六部分組成,分別是正極、鋁箔、負極、銅箔、隔膜、電解液。
2、如何保證動力電池系統的安全性?
電池系統的安全必須由電芯來解決,電芯要保證安全,就必須采用更穩定的材料,更安全的設計。
王子冬表示,現在是刻意放低電芯的安全要求,降本、提高能量密度,在做熱失控傳播實驗時就很難通過,評估整車的安全性還是應該在源頭上的基本安全要求要把握好,在電芯層面的安全性上,選用更厚的隔膜,在電芯提高能量密度的設計上不應該通過減薄隔膜厚度實現。
電池組充電時的安全管理是關鍵!由于動力鋰電池成組使用最關鍵也是最核心的問題:一是安全、二是壽命,特別是在快速充電時,電池組內電池的差異加大,如何解決電池組的使用壽命,面臨巨大挑戰。
3、快速充電技術對動力電池要求很高
關于充電速度問題,大家都希望能夠實現快速充電,當前的高能量型動力電池充電速度可在約40-60分鐘內補充80%的能量,對于城市內通勤交通工具,并不構成電動汽車真正的使用障礙,但是對于希望用電動車解決城市之間的交通問題恐怕就有些問題了。
從快充到超快充(200-400kW),實現10分鐘內補充90%的能量,將有效縮短電動汽車與內燃機汽車之間的差距。
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