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動力電池常見的問題有哪些?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2358次  |  2019年12月20日  

2018年8月18-19日,由電車人學(xué)院舉辦的總裁班雄鷹計劃(黃埔一期)第2次課電動化專題在北京理工大學(xué)舉辦,邀請中汽中心動力電池領(lǐng)域首席專家、中汽中心試驗所副總工程師王芳就動力電池最新進(jìn)展和幾個核心問題探討進(jìn)行主題分享,現(xiàn)經(jīng)過編輯整理分享給行業(yè)參考。

以下為涉及主要方面:


問題1:關(guān)于動力電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題


問題2:關(guān)于動力電池的技術(shù)發(fā)展路徑


問題3:關(guān)于2015~2018年電池系統(tǒng)能量密度、成組率變化趨勢


問題4:關(guān)于動力電池結(jié)構(gòu)分析,方形、軟包和圓柱成組效率


問題5:關(guān)于電池系統(tǒng)冷卻方式分析,自然冷卻、風(fēng)冷和液冷


問題6:關(guān)于動力電池一致性的影響


問題7:關(guān)于動力電池起火原因分析


問題1:關(guān)于動力電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題


動力電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速,兩級分化嚴(yán)重,優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能不足。在國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量迅速增長的情況下,電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展也非常迅速,根據(jù)工信部車型數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2015年電池裝機(jī)量16GWh、2016年28GWh、2017年36GWh,2020年的需求是100GWh左右,但是根據(jù)我們粗略估算2017年電池行業(yè)的年產(chǎn)能已達(dá)到200GWh,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際需求量。


問題2:動力電池的技術(shù)發(fā)展路徑


電池技術(shù)進(jìn)展,下圖是我們做十二五規(guī)劃時的圖,到現(xiàn)在為止沒有太大的變化,這是因為現(xiàn)有體系正極材料、負(fù)極材料有哪些都是確定的,只是不同正負(fù)極材料的搭配,能夠達(dá)到不同的性能指標(biāo)、能夠滿足不同車輛的使用。


具體來看,第一塊是現(xiàn)有電化學(xué)體系,已經(jīng)比較成熟;第二塊是現(xiàn)在正在研發(fā)應(yīng)該往產(chǎn)業(yè)化走,但是目前已經(jīng)提前走到產(chǎn)業(yè)化階段了,原因是什么?就是因為長續(xù)航、高比能的要求和補(bǔ)貼政策的引導(dǎo);第三塊是鋰硫、鋰空氣電池是未來的體系。


問題3:2015~2018年電池系統(tǒng)能量密度、成組率變化趨勢


2015年電池的系統(tǒng)能量密度是90Wh/kg,2017年是116Wh/kg,發(fā)展得比較迅速,相對來說還是符合發(fā)展規(guī)律的,但是到了2018年的4月份已經(jīng)達(dá)到了137.5Wh/kg。為什么從2017年到2018年會有這么大的變化?由于新補(bǔ)貼政策的出臺。


2016年電池系統(tǒng)成組率是63%,2017年是67%,2018年前幾個月是74%,這是平均值。具體而言,2017年電池單體能量密度均值在173Wh/kg,系統(tǒng)均值在116Wh/kg,算出來的67%的成組率,這是從單體能量密度到系統(tǒng)能量密度的差異。


問題4:三元體系電池結(jié)構(gòu)分析,方形、軟包和圓柱成組效率


圓柱單體能量密度均值187Wh/kg,系統(tǒng)均值在117.6Wh/kg,成組率62.89%;軟包單體能量密度均值171Wh/kg,系統(tǒng)均值在114.2Wh/kg,成組率66.78%;方形單體能量密度均值144.17Wh/kg,系統(tǒng)均值在105.5Wh/kg,成組率73.18%。


圓柱像18650的結(jié)構(gòu)缺陷,排布的時候需要增加冷卻系統(tǒng)以及其他結(jié)構(gòu)的這種排布使得它的成組率降低;方形成組率是最高的,最容易成組的;軟包,它的一個優(yōu)點(diǎn)是單體可以做得很高,但是成組需加支架、散熱措施等,反而它的成組率可能趕不上方形電池,它們在未來的一段時間內(nèi)還會是三分天下的狀態(tài)。


問題5:電池系統(tǒng)冷卻方式分析,自然冷卻、風(fēng)冷和液冷


我們統(tǒng)計了2017年下半年某時間段的樣本,當(dāng)時96款電池中有86款是自然冷卻,就像剛才講的那樣要想提升系統(tǒng)的能量密度有兩個辦法:一是緊湊化,二是輕量化,緊湊化的一個重要方式就是把能減掉的就減掉。自然冷卻是什么?就是什么也沒有,能夠不考慮風(fēng)冷、液冷,把空間都留給電池,這也導(dǎo)致使用自然冷卻的越來越多。


以前不是這樣的狀態(tài),在2015、2016年,特別是2016年下半年我們與很多車廠交流,他們的樣品設(shè)計很多是打算采用液冷的,在乘用車基本上都計劃采用液冷方案,但是到2016年底2017年補(bǔ)貼政策出臺的時候,這個狀態(tài)就開始改變了,2017年上半年液冷已經(jīng)明顯減少。


問題6:動力電池一致性,電芯的一致性影響電動汽車?yán)m(xù)航里程的功率特性、放電能量特性、電池總壽命以及成本等


電池的一致性影響的不單單是它的性能,還有整體的安全性以及成本。電池的一致性好了,整體成本就會下來,會表現(xiàn)在哪幾個方面?第一你不用換,第二生產(chǎn)制造的成本攤薄。為什么LG和三星前兩年能打價格戰(zhàn),現(xiàn)在他們還能打價格戰(zhàn),這與他們生產(chǎn)制造工藝水平是有關(guān)系的。


問題7:動力電池起火原因分析


總結(jié)分析一下不完全統(tǒng)計的國內(nèi)外電動汽車起火事故,看一下起火的原因。


事故的原因主要有充電起火,占到17%;碰撞起火,占到22%;無事故自燃,占到39%,這部分主要是指從電池部位先開始起火的事故;其他原因占到18%,主要包括電氣線路故障、電線老化、零部件故障等原因引發(fā)的起火,不是電池本身的原因;最后還有浸水起火,占到4%。


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