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博弈:不向续航里程妥协的动力电池如何更安全?

2019-11-21 10:12
电池中国网
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近年来,在新能源汽车补贴政策推动下,动力电池能量密度逐年创新高,新能源汽车续航里程也不断提升。不过,正在逐渐驶出里程焦虑阴影的电动汽车,似乎又陷入了安全焦虑的困局。续航与安全之间要作何取舍?事实上,只有安全没有长续航,或者只有长续航没有安全,新能源汽车产业都不可能健康、长远地发展下去。唯有寻求两者的共同提升,产业才能发展壮大。事实上,动力电池,包括新能源汽车,安全都是一个系统性的工程,需要各环节去推动。

11月15-17日,以“携手·创新产业链未来”为主题,由中国化学与物理电源行业协会、电池中国网联合天津力神电池股份有限公司主办的“第四届动力电池应用国际峰会(CBIS2019)”在天津隆重举行。在17日下午的“博弈:续航与安全”主题论坛上,与会嘉宾分别从材料、设备、电芯设计、生产制造、BMS关系、大数据监控等多个方面分享和探讨与动力电池安全相关的问题。

图为中国工程院吴锋院士作主旨发言

“新能源汽车的安全焦虑已经成为第一焦虑,动力电池的安全更是首当其冲,只有安全的产品才有应用的市场,”中国工程院吴锋院士在作主旨发言时指出,对于新能源汽车,安全问题不能单纯完全归咎于电池,需要各个环节的系统安全设计。不过,他同时也指出,动力电池各项安全性能的提升是整个应用系统安全的基本保证。

图为北汽集团新技术研究院副院长陈平发表演讲

北汽集团新技术研究院副院长陈平认为,从整车厂的角度来看,不管是乘用车、商用车还是物流车,大家对于动力电池的关注点仍然集中在安全性、续航里程、动力性、成本、充电便利性、使用寿命等方面,其中,安全性仍是最为基础也是最为重要的要求。陈平表示,不应为了片面追求高比能量而忽略安全性的问题,提高安全性应从电池、电芯材料一直到模组、整个电池包系统的设计、电池管理等方方面面把安全性重视起来。

图为同济大学汽车学院副院长、新能源汽车工程中心主任魏学哲发表演讲

电池管理系统也承担着电池安全的重要责任,但就目前来看,电池管理系统在防范安全上似乎作用有限。“目前市面上的电池管理系统已经发展到第二代,主要解决SOC的问题。第一代电池管理系统采用阙值保护,只要电池不过压、不过流、不过热,第一代BMS具备一些保护措施。”据同济大学汽车学院副院长、新能源汽车工程中心主任魏学哲介绍,电池管理系统正在向“3.0时代”发展,将具备电池长寿命、高安全管理的任务和能力。魏学哲表示,电池管理系统的“3.0时代”将要解决的是如何感知电池寿命,如何延长电池使用寿命,如何降低安全事故,如何做好安全管理和电池寿命的管理。这些是第一代、第二代所不具备的。

图为蔚来汽车电池集成高级经理赵建智发表演讲

“动力电池安全是新能源汽车中一个重要的课题,车上的动力电池在充电、放电乃至于静置的过程中会产生出海量的数据,蕴含的数据、演变、汽车健康状况与风险是息息相关的,”蔚来汽车电池集成高级经理赵建智表示,通过对动力电池运行过程中产生的数据进行采集和深度挖掘,结合相关算法和技术可对电池产生的数据进行深度分析,最终实现对电池的运营以及安全预警。

图为星恒电源股份有限公司电池研究院副院长赵成龙发表演讲

就材料本身来看,目前磷酸铁锂、锰酸锂材料安全性要好于三元材料,但是前两者在能量密度上欠佳。星恒电源股份有限公司电池研究院副院长赵成龙在演讲中指出,从对正极材料的理解来看,每一种电池材料都有自身的优势和局限,材料本身没有好坏,关键是发挥材料的优势,用最适合的材料满足市场的使用需求。如公司基于对电池材料的深入研究及其性能的综合理解,将不同的材料进行合理搭配,组合成新型复合材料,如形成以锰酸锂为核心的锰系多元复合锂路线,电池性能显著提升,且安全性较三元材料有大幅提升。

图为东莞汇乐环保股份有限公司安全研究院院长钟圣俊发表演讲

事实上,电池制造环节对电池安全性的影响也非常大。“因为锂电车间通常都是封闭的,考虑到温湿度平衡、噪音、粉尘污染等问题,且大型除尘系统因为外部管路较多,会有粉尘粘在管壁上,长期附着也会存在自燃等安全隐患,带来火灾的风险,”东莞汇乐环保股份有限公司安全研究院院长钟圣俊认为,集中式或大型的除尘系统不适用锂电行业,单机或小规模除尘系统具较大优势。钟圣俊还指出,典型的锂电工艺粉尘比较复杂,包括三元材料、石墨、磷酸铁锂等,有些粉尘危险性较大,在除尘系统中还要考虑预防点火源、预防爆炸性环境、以及爆炸后果控制,以保证生产制造过程的安全。

除了安全与续航,与会嘉宾还就新能源汽车、动力电池产业相关问题进行了深度探讨分析。吴锋院士指出,我国锂离子动力电池产业虽取得了大规模发展,但一些曾经隐藏在动力电池行业火热发展背后的问题也逐渐显现:行业集中度仍然不高,行业整体产能利用率较低;动力电池属于重资产产业,无论是产品生产还是技术研发都需要大笔的资金投入,而目前整个产业链对财政补贴依赖度过高,直接造成电池和材料企业应收账款居高不下,企业经营资金链紧张。此外,动力电池企业还面临着很大的成本压力,以及回收难题。

图为中国汽车技术研究中心有限公司北京工作部方凯正发表演讲

随着我国新能源汽车财政补贴大幅退坡,今年下半年新能源汽车销量有所放缓。中国汽车技术研究中心有限公司北京工作部方凯正博士表示,我国新能源汽车发展形势依旧向好,主要有以下几方面原因:一是发展新能源汽车顶层战略依然坚定;二是主流车企电动化转型进展迅速;三是新能源汽车产品百花齐放,技术水平突飞猛进;四是充电基础设施稳步扩增,新型充电技术有望突破;五是依托“一带一路”海外市场加速拓展;六是智能网联汽车发展方向为新能源汽车提供更广阔的发展空间。对于未来新能源汽车产业发展的预测,方凯正认为,3-5年短期内,价格在25万元以上的豪华纯电动乘用车和10万元以内的纯电动代步车均有私人市场需求,中间类型的纯电动乘用车市场存在于限购城市和共享用车。

图为英国考文垂大学教授、英国皇家特许工程师郭玥发表演讲

会上,英国考文垂大学教授、英国皇家特许工程师郭玥还详细介绍了英国发展动力电池、新能源汽车产业的战略规划和布局。据郭玥介绍,英国政府已将新能源汽车研发、生产作为第二个支柱型汽车产业,从英国政府到地方政府已制定了一系列的优惠条件、措施,同时,也鼓励电池厂家、整车厂家进行相应的研发和生产。

来源:电池中国网

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