鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1031次 | 2018年12月20日
淺談前途汽車電池設(shè)計(jì)安全性,動(dòng)力電池發(fā)展趨勢
2018年12月17日,國家863電動(dòng)車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池測試中心主任王子冬先生做客北京‘前途·驛’體驗(yàn)館,分享了一場關(guān)于“動(dòng)力電池安全性問題”的公開課。
現(xiàn)場,王子冬先生就電動(dòng)車的發(fā)展要領(lǐng)引出三個(gè)觀點(diǎn):動(dòng)力電池發(fā)展趨勢、動(dòng)力電池安全性以及動(dòng)力電池安全性問題方面展開了分析講解。其率先表達(dá)了一個(gè)至今被誤導(dǎo)的問題:首先今年召回了很多新能源車,問題看似出自電池本身,但是很多原因是電池是‘被’點(diǎn)燃,比如充電不好、管理不好,散熱不好,或者像跑車這種,它的電池一定要適合大電流放電,否則就容易被著火,所以電池本身很冤。
▲動(dòng)力電池發(fā)展趨勢
王子冬先生以特斯拉作為話題導(dǎo)言,畢竟TESLA是該領(lǐng)域的先驅(qū)者。我們熟知的特斯拉旗下車型所采用的的是18650圓柱形電池,18650是鋰離子電池的鼻祖–日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號(hào),其中18表示直徑為18mm,65表示長度為65mm,0表示為圓柱形電池。
即便TESLA在該領(lǐng)域做得風(fēng)生水起,但其電池的循環(huán)次數(shù)只有700次左右,而國內(nèi)軟包和硬殼方形電池高達(dá)2000次之久。同時(shí)其電池的放電功率也存在問題,譬如特斯拉ModelS是一款主打性能的產(chǎn)品,必須把電池加大,加大之后把倍率降下來,如果是10度電的電池組,就是10千瓦,特斯拉所搭載的是180千瓦電機(jī),所以特斯拉這個(gè)配置是不得已這么配的。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
而特斯拉最新的21700電池其單體能量密度為280Wh/kg,然而系統(tǒng)能量密度只有150Wh/kg,這一衰減也達(dá)到了53.5%之多。然而軟包和硬殼方形鋰電池在這一過程中就有著巨大的優(yōu)勢,國內(nèi)PACK做的較好的企業(yè)能夠?qū)⑺p控制到20%以內(nèi)。
談及動(dòng)力電池的發(fā)展趨勢王子冬先生表示:“之所以未來我們在談中國的目標(biāo),這是跟日本、韓國、美國、德國達(dá)成的共識(shí),除了特斯拉一個(gè)公司之外,據(jù)我所知沒有第二家公司采用那個(gè)電池。大家可以思考一下,如果特斯拉的電池真的那么優(yōu)秀的話,大批的新能源車企就應(yīng)該跟著這股潮流了?!彼噪姵匚磥淼陌l(fā)展趨勢一定不是特斯拉的柱狀電池,同時(shí)電池密度愈發(fā)加大的時(shí)候,所帶來的副作用越大,就越被動(dòng)。
▲動(dòng)力電池安全性能
為什么現(xiàn)在一提電動(dòng)車就談到了安全問題?十年的積累和探索,國內(nèi)當(dāng)今的新能源汽車順應(yīng)滿足目前的推廣的要求,但問題也開始顯現(xiàn)出來,那就是技術(shù)這些年沒有明顯的進(jìn)步。實(shí)際上,這些問題大家應(yīng)該理解,一個(gè)是技術(shù)的進(jìn)步不會(huì)像電子產(chǎn)品,6個(gè)月迭代,兩年就完全顛覆了,汽車行業(yè)沒有這么快的更新速度?,F(xiàn)在的動(dòng)力電池在材料上如果沒有明顯的技術(shù)突破前,比能量發(fā)展到一定水平后就很難再有進(jìn)一步的突破,與此同時(shí),在安全性方面的負(fù)面影響會(huì)越來越大。
同時(shí),我們發(fā)現(xiàn)能量密度越高,安全性越差,目前就是這個(gè)缺陷,很多人假設(shè)說希望電池能量密度增高,同時(shí)安全性也保持同樣的水準(zhǔn),這在物理和化學(xué)領(lǐng)域本身就是矛盾的。所以,我們從中只能求得一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)——平衡。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
前途汽車品牌旗下定位為全球首款純電跑車——前途K50則就找到了從中的這個(gè)平衡點(diǎn),在這里也不得不佩服陸群老哥的前瞻性眼光。前途K50所搭載的軟包電池組,其優(yōu)勢主要在于安全性高、輕量化、一致性好以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度相對較低,穩(wěn)定性也會(huì)更好。同時(shí)該車還選擇在能量密度、高效及耐用性之間尋找平衡點(diǎn),確保了動(dòng)力電池組的長壽命、高性能、高安全度。
▲動(dòng)力電池安全性問題
王子冬先生談及動(dòng)力電池安全性問題時(shí)表示:“電芯制造過程中,對安全的要求非常高,做鋰電池的工廠無一沒有出過事故”。電池組集成工程中,電池單體裸露在外,組裝成電池時(shí)出現(xiàn)問題?;厥者^程中(此處并非動(dòng)能回收),目前我國還沒有制定專項(xiàng)文書針對電池回收相關(guān)問題,因?yàn)樗鼈儗Νh(huán)境污染會(huì)造成很大迫害,在回收的過程中電池中的有機(jī)溶劑很不好控制住,如果意外散發(fā)到環(huán)境中的話,會(huì)造成很大的污染。具體在提煉和運(yùn)輸過程中,就不做主要描述了。
前途K50的安全性優(yōu)勢有哪些?華特電動(dòng)作為前途體系下的電池系統(tǒng)核心研發(fā)模塊,為前途汽車的首款量產(chǎn)車——前途K50搭載了可再充能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(RESS),通過全新的設(shè)計(jì)理念及先進(jìn)的技術(shù),從根本上解決了低溫啟動(dòng)及充電、高溫放電、電池使用壽命、碰撞安全性等目前純電動(dòng)汽車存在的普遍問題。
電池模塊的可組裝性設(shè)計(jì)、電池模塊的可安裝性設(shè)計(jì)、電池模塊的可維護(hù)性設(shè)計(jì)、電池模塊的可調(diào)整性設(shè)計(jì)、電池模塊的回收可方便拆卸設(shè)計(jì)。在此方面前途汽車顯然做得更為出色,首先其電池系統(tǒng)由10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型串聯(lián)組成,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱都是單獨(dú)個(gè)體。從而大大提升了其高安全性水準(zhǔn)。
具體而言,RESS系統(tǒng)的電池碰撞性能測試的成績高于國標(biāo)30%,此外,由于標(biāo)準(zhǔn)箱內(nèi)采用粘彈性連接體系,保證了電池在震動(dòng)沖擊、顛簸的條件下依然可以保持較高的安全性。
為了更好地保證電池的安全及壽命,華特電動(dòng)也做了多項(xiàng)電池快充性能測試?!敖?jīng)過測試,我們發(fā)現(xiàn),1.2C充電會(huì)導(dǎo)致電芯壽命有稍許衰減,可以認(rèn)為是正常與過度使用的分界線;5.5C放電經(jīng)過兩萬次循環(huán)后沒有導(dǎo)致電池壽命衰減,三萬次就會(huì)有所影響了?!比A特電動(dòng)技術(shù)副總經(jīng)理孟濤說道,“有了這些數(shù)據(jù)的支持可以讓我們做更有品質(zhì)的車,按每天10次,每年開車300天計(jì)算,可以支持駕駛員10年的使用?!?/p>
《我有車》總結(jié):此次分享會(huì)王子?xùn)|先生最后表示:“第一,新能源產(chǎn)業(yè)存在很大的泡沫,產(chǎn)能過剩。第二,需要系統(tǒng)好好配合。第三,一體化設(shè)計(jì)問題。我們現(xiàn)在都在第一階段,真正達(dá)到一體化在三階段,全面測試,通過測試要找到這些問題的平衡,這是很重要的。這些參數(shù)和系統(tǒng)的平衡最重要,安全性第一位,可靠性要重視,在保證的情況下談成本?!?/p>
其實(shí)前途汽車的整體‘結(jié)構(gòu)’設(shè)計(jì)從不同方向展開,通過高標(biāo)準(zhǔn)的電池設(shè)計(jì)一舉攻克了電池在安全性領(lǐng)域的課題,不得不說前途汽車目前確實(shí)走在新能源領(lǐng)域前列。此前王以東先生考察過華特電動(dòng)之后評價(jià)稱“前途汽車是現(xiàn)在中國電動(dòng)行業(yè)中,動(dòng)力電池設(shè)計(jì)最安全的一家,沒有之一”。