浅谈前途汽车电池设计安全性,动力电池发展趋势

2018-12-20      386 次浏览

2018年12月17日,国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬先生做客北京‘前途·驿’体验馆,分享了一场关于“动力电池安全性问题”的公开课。


现场,王子冬先生就电动车的发展要领引出三个观点:动力电池发展趋势、动力电池安全性以及动力电池安全性问题方面展开了分析讲解。其率先表达了一个至今被误导的问题:首先今年召回了很多新能源车,问题看似出自电池本身,但是很多原因是电池是‘被’点燃,比如充电不好、管理不好,散热不好,或者像跑车这种,它的电池一定要适合大电流放电,否则就容易被着火,所以电池本身很冤。


▲动力电池发展趋势


王子冬先生以特斯拉作为话题导言,毕竟TESLA是该领域的先驱者。我们熟知的特斯拉旗下车型所采用的的是18650圆柱形电池,18650是锂离子电池的鼻祖–日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准性的锂离子电池型号,其中18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。


即便TESLA在该领域做得风生水起,但其电池的循环次数只有700次左右,而国内软包和硬壳方形电池高达2000次之久。同时其电池的放电功率也存在问题,譬如特斯拉ModelS是一款主打性能的产品,必须把电池加大,加大之后把倍率降下来,如果是10度电的电池组,就是10千瓦,特斯拉所搭载的是180千瓦电机,所以特斯拉这个配置是不得已这么配的。


而特斯拉最新的21700电池其单体能量密度为280Wh/kg,然而系统能量密度只有150Wh/kg,这一衰减也达到了53.5%之多。然而软包和硬壳方形锂电池在这一过程中就有着巨大的优势,国内PACK做的较好的企业能够将衰减控制到20%以内。


谈及动力电池的发展趋势王子冬先生表示:“之所以未来我们在谈中国的目标,这是跟日本、韩国、美国、德国达成的共识,除了特斯拉一个公司之外,据我所知没有第二家公司采用那个电池。大家可以思考一下,如果特斯拉的电池真的那么优秀的话,大批的新能源车企就应该跟着这股潮流了。”所以电池未来的发展趋势一定不是特斯拉的柱状电池,同时电池密度愈发加大的时候,所带来的副作用越大,就越被动。


▲动力电池安全性能


为什么现在一提电动车就谈到了安全问题?十年的积累和探索,国内当今的新能源汽车顺应满足目前的推广的要求,但问题也开始显现出来,那就是技术这些年没有明显的进步。实际上,这些问题大家应该理解,一个是技术的进步不会像电子产品,6个月迭代,两年就完全颠覆了,汽车行业没有这么快的更新速度。现在的动力电池在材料上如果没有明显的技术突破前,比能量发展到一定水平后就很难再有进一步的突破,与此同时,在安全性方面的负面影响会越来越大。


同时,我们发现能量密度越高,安全性越差,目前就是这个缺陷,很多人假设说希望电池能量密度增高,同时安全性也保持同样的水准,这在物理和化学领域本身就是矛盾的。所以,我们从中只能求得一个关键点——平衡。


前途汽车品牌旗下定位为全球首款纯电跑车——前途K50则就找到了从中的这个平衡点,在这里也不得不佩服陆群老哥的前瞻性眼光。前途K50所搭载的软包电池组,其优势主要在于安全性高、轻量化、一致性好以及控制系统的设计难度相对较低,稳定性也会更好。同时该车还选择在能量密度、高效及耐用性之间寻找平衡点,确保了动力电池组的长寿命、高性能、高安全度。


▲动力电池安全性问题


王子冬先生谈及动力电池安全性问题时表示:“电芯制造过程中,对安全的要求非常高,做锂电池的工厂无一没有出过事故”。电池组集成工程中,电池单体裸露在外,组装成电池时出现问题。回收过程中(此处并非动能回收),目前我国还没有制定专项文书针对电池回收相关问题,因为它们对环境污染会造成很大迫害,在回收的过程中电池中的有机溶剂很不好控制住,如果意外散发到环境中的话,会造成很大的污染。具体在提炼和运输过程中,就不做主要描述了。


前途K50的安全性优势有哪些?华特电动作为前途体系下的电池系统核心研发模块,为前途汽车的首款量产车——前途K50搭载了可再充能量存储系统(RESS),通过全新的设计理念及先进的技术,从根本上解决了低温启动及充电、高温放电、电池使用寿命、碰撞安全性等目前纯电动汽车存在的普遍问题。


电池模块的可组装性设计、电池模块的可安装性设计、电池模块的可维护性设计、电池模块的可调整性设计、电池模块的回收可方便拆卸设计。在此方面前途汽车显然做得更为出色,首先其电池系统由10个标准型串联组成,每个标准箱都是单独个体。从而大大提升了其高安全性水准。


具体而言,RESS系统的电池碰撞性能测试的成绩高于国标30%,此外,由于标准箱内采用粘弹性连接体系,保证了电池在震动冲击、颠簸的条件下依然可以保持较高的安全性。


为了更好地保证电池的安全及寿命,华特电动也做了多项电池快充性能测试。“经过测试,我们发现,1.2C充电会导致电芯寿命有稍许衰减,可以认为是正常与过度使用的分界线;5.5C放电经过两万次循环后没有导致电池寿命衰减,三万次就会有所影响了。”华特电动技术副总经理孟涛说道,“有了这些数据的支持可以让我们做更有品质的车,按每天10次,每年开车300天计算,可以支持驾驶员10年的使用。”


《我有车》总结:此次分享会王子东先生最后表示:“第一,新能源产业存在很大的泡沫,产能过剩。第二,需要系统好好配合。第三,一体化设计问题。我们现在都在第一阶段,真正达到一体化在三阶段,全面测试,通过测试要找到这些问题的平衡,这是很重要的。这些参数和系统的平衡最重要,安全性第一位,可靠性要重视,在保证的情况下谈成本。”


其实前途汽车的整体‘结构’设计从不同方向展开,通过高标准的电池设计一举攻克了电池在安全性领域的课题,不得不说前途汽车目前确实走在新能源领域前列。此前王以东先生考察过华特电动之后评价称“前途汽车是现在中国电动行业中,动力电池设计最安全的一家,没有之一”。

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