淺析動力電池技術和產(chǎn)品安全兩大關

在日前舉辦的相關論壇期間，中國汽車技術研究中心王芳等專家就動力電池技術和產(chǎn)品安全問題向中國電池聯(lián)盟談了她的觀點。

一是技術問題。數(shù)據(jù)表明，2017年國內(nèi)新能源汽車的產(chǎn)銷量分別達到了79．4和77．7萬輛的規(guī)模，與之匹配的動力電池裝機量達到了367億瓦時。預計到2020年，動力電池的需求量將達到1000億瓦時左右。

一鋰電專家認為，動力電池技術問題主要是能量密度不夠。到目前為止，磷酸鐵鋰裝車電池的能量密度基本上在145Wh／Kg，三元電池在185Wh／kg。據(jù)2017年純電動乘用車的數(shù)據(jù)，224款車型中三元電池裝車數(shù)是199款，占總車型的88．8％，同時，能量密度在120－150 Wh／kg之間的車型占到總車型的27％。磷酸鐵鋰電池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方面，測試評價分成可用、可控和致災危害評價三方面。

在封裝結構方面，軟包電池的成組效率比其他封裝結構要高。電池的成組率2016－2018年從0．63上升到0．74，包括磷酸鐵鋰、和三元電池。2017年統(tǒng)計145款有單體電池和電池組系統(tǒng)對比的數(shù)據(jù)，單體電池的能量密度平均值是173Wh／Kg，再將體系進行細分，磷酸鐵鋰單體電池的平均值是144Wh／Kg，到了系統(tǒng)層級是117 Wh／Kg，成組率可以高達81．5％。

磷酸鐵鋰電池最高的成組率可以達到85％。三元單體是183Wh／Kg，到系統(tǒng)層級是115Wh／Kg，成組率是0．64。三元電池的安全性較差，熱失控的點比磷酸鐵鋰早得多，三元電池對安全性集成技術的重視，導致在系統(tǒng)集成方面所附加的東西增多，降低了三元電池的成組率。

對于方型、圓柱、軟包之爭，王芳認為方型、軟包、圓柱三種電池競爭比較是好事，能促進技術發(fā)展。從單體到系統(tǒng)，圓柱的成組率并不占特別大的優(yōu)勢，軟包略占優(yōu)勢。她統(tǒng)計了90多款電池包，只有三款風冷，其他都是自然冷卻，和2016年初完全不一樣，2016年初選擇液冷的乘用車較多，2017年受到補貼和其他因素的影響，選擇液冷、風冷的越來越少，更多選擇自然冷卻。

上述鋰電專家認為，動力電池技術需加大攻關，一是能量密度性能，二是安全性，三是壽命。

二是產(chǎn)品安全問題。對于動力電池來說，首當其沖的是安全問題，這跟它的能量密度、功率密度緊密相關，跟經(jīng)濟性相關的是壽命以及低成本性。

王芳表示，產(chǎn)品安全是一票否決，再是續(xù)航，三是加速，四是全生命度，五是便捷，六是適用性，七是環(huán)境友好。從整車實際應用來說，整車的性能包括加速的性能、動力性、經(jīng)濟性以及壽命。其中最重要的是安全，與之對應，電池需要滿足的性能除了電池的能量密度、電池的壽命，最重要的還是電池的安全性。

國家新能源重點專項布局，提出了300Wh／Kg的概念，是產(chǎn)品級的水平，要求產(chǎn)品在滿足300Wh／Kg的關鍵指標同時，要滿足整車的使用要求，達到電池的安全性和壽命的基本要求。

她還從測試評價的角度對安全性指標予以闡明，她認為電池發(fā)生安全事故，最初都是熱失控，現(xiàn)在做的評價是從材料、電池、BMS、系統(tǒng)，到實現(xiàn)多層級的熱特性和熱安全、熱失控的對應，到材料的熱穩(wěn)定性，到電池全生命周期內(nèi)的熱安全性，再到BMS的熱管理，最終到系統(tǒng)熱穩(wěn)定性、控制熱失控能力的評價。不同充放電電流下，產(chǎn)熱的速度和產(chǎn)熱的功率和產(chǎn)熱量不一樣，要了解每個電池發(fā)生熱失控的點，電池發(fā)生熱失控的趨勢和可能性、溫度的范圍在哪里，要了解傳播到另外一個電池的傳播路徑以及傳播速度、傳熱量是什么樣。這是設計熱管理可用評價最基礎的手段。

對于電池是否安全的問題，王芳認為，安全是相對的概念，而不安全是絕對的。如何使電池安全系數(shù)提高隱患降低是一個系統(tǒng)工程。要找到熱失控的關鍵點，要能夠有足夠的時間讓人逃生，這是電動汽車的安全理念，全球只有一個安全法規(guī)，就是人員的安全，財產(chǎn)不在考慮范圍內(nèi)。多長時間人員能夠逃生？就是行駛時從車上逃離到安全區(qū)域的時間。上述鋰電專家也持同樣觀點。

最后她透露，國內(nèi)正在制定GB標準，審查以后報批到WTO在國際上征求意見，會成為強制安全標準。電動汽車管理系統(tǒng)的功能安全標準，也在制定之中。

作者唐實