2016年4月22日,由由合肥市人民政府和中國汽車技術(shù)研究中心共同主辦的主辦的,“2016中國新能源汽車推廣應(yīng)用高峰論壇”在合肥舉行。本次 論壇以 “新技術(shù)、新力量、新思維”為主題,為多年來致力于新能源汽車科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中外企業(yè)界、學(xué)術(shù)界朋友打造一個(gè)平臺(tái),以便大家共同探討中國新能源汽車的發(fā)展路徑。
新能源汽車作為我國戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè),不僅是集聚經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能,引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要支撐,更肩負(fù)著我國新能源汽車實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的偉大使命。
微宏動(dòng)力的仝總做主題發(fā)言。
以下為發(fā)言實(shí)錄:
今天我想先簡(jiǎn)單介紹一下微宏的背景,微宏是電池行業(yè)的新軍,06年才成立進(jìn)入這個(gè)行業(yè)。就剛剛主持人所說—微宏一開始是想走快速充電這條技術(shù)路線,十分鐘快充這個(gè)商業(yè)化運(yùn)營是最早2011年,也就是五年前在重慶開始,在公交車上,十分鐘快充經(jīng)過五年時(shí)間的考驗(yàn),其實(shí)每年車檢所都會(huì)把電池拆下來測(cè)試容量,測(cè)試結(jié)果顯示鈦酸鋰離子電池表現(xiàn)非常好。
現(xiàn)在為止,我們?cè)谌澜绱蟾庞幸蝗f多臺(tái)車上線運(yùn)行,其中在歐洲大概超過一千臺(tái),包括像我們?cè)趥惗乜吹降募t色的雙層巴士,包括德國、比利時(shí)的車輛都載運(yùn)營,這是我們?cè)诳焖俪潆姾烷L(zhǎng)壽鋰電池上做的應(yīng)用。
從去年開始,我們想進(jìn)一步把快充這個(gè)技術(shù)應(yīng)用到乘用車領(lǐng)域,第一個(gè)選擇的就是出租車,出租車有一個(gè)很大的特點(diǎn)就是24小時(shí)運(yùn)營的,兩班司機(jī)每天大概跑五百公里,這樣一種車,實(shí)際上留給司機(jī)充電的時(shí)間是非常有限的,司機(jī)也不愿意把白天寶貴的運(yùn)營時(shí)間浪費(fèi)在充電上。我們?cè)O(shè)計(jì)一款出租車,每天15分鐘可以充滿,可以滿足24小時(shí)運(yùn)營需要,這就是微宏現(xiàn)在開發(fā)的多元符合鋰電池的性能。預(yù)計(jì)今年年底這個(gè)車可以上市,它的主要特點(diǎn)就是滿足運(yùn)營性車輛的需求。
在快充和長(zhǎng)壽這兩個(gè)重要的特征之外,實(shí)際上還有一個(gè)最重要的一點(diǎn)就是今天我們所說的主題,關(guān)于安全性,這三個(gè)東西我們稱之為是電動(dòng)汽車電池的根,有了這個(gè)根,大樹才能長(zhǎng)大,這是我們的看法,當(dāng)然過去電池確實(shí)不太容易做,我們把電池形象的比喻成一個(gè)自帶火柴的汽油桶,汽油桶所說的汽油就是指電池里的電解液。
目前我們的電解液非常容易燃燒,燃點(diǎn)比汽油還低,像常規(guī)汽車只是有一個(gè)油箱,其實(shí)油箱平時(shí)是很安全的,不用火柴點(diǎn)它很安全,但是鋰電池不同,它有一個(gè)自帶的火柴就是它自己帶的電能,這個(gè)電能在鋰電池的整個(gè)系統(tǒng)上,無處不在的短路風(fēng)險(xiǎn),外電路的短路風(fēng)險(xiǎn)我們同步BMS、繼電器、熔斷器進(jìn)行防護(hù),對(duì)于電池內(nèi)部,我們知道鋰電池正極、負(fù)極之間有很薄的隔膜,任何隔膜上出現(xiàn)任何一個(gè)小小的缺陷,正負(fù)兩極就短在一起,這個(gè)短接瞬間產(chǎn)生的溫度是相當(dāng)高的,這使得這個(gè)系統(tǒng)變得非常的危險(xiǎn),這是我們的形象比喻。另外一個(gè)很大的一個(gè)挑戰(zhàn)是在于,這個(gè)打火機(jī),或者說這個(gè)火柴,什么時(shí)候會(huì)打著呢,我們是無法預(yù)知的,為什么呢?整個(gè)電池出廠檢驗(yàn)的時(shí)候都是OK的,但是在使用中間,隨著充放電的進(jìn)行,電池的極片會(huì)發(fā)生一些變化,一些內(nèi)部的變形,包括CATL闡述的,鋰電池會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶。
如果這個(gè)東西著了,希望這個(gè)燃燒不要失控,就是說不要蔓延到整個(gè)電池包,造成整個(gè)系統(tǒng)失控,這是我們現(xiàn)在在整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè),說到鋰電池安全的時(shí)候,本身的問題,就是鋰電池本身不安全。電池在真的出現(xiàn)失控的時(shí)候,就是真的著火的時(shí)候,我們看到柱狀圖,綠色是電解液放出來的熱量,黃色和紅色分別是正極和負(fù)極產(chǎn)生的熱量。電解液產(chǎn)生的熱量是最多的,反過來說,熱量最多的不一定是最危險(xiǎn)的,如果這個(gè)能量是瞬間釋放的,比如說像電能,這個(gè)威力會(huì)很大,會(huì)產(chǎn)生劇烈的高溫,打火或者說爆炸這些情況。所以我們盡量把失控之后釋放的能量降低,第二個(gè),如果釋放能量,釋放能量越慢威力越小,這是兩個(gè)思路。
剛才談到幾個(gè)方面,第一個(gè)是電解液,電解液最近我們有一個(gè)很重要的突破,就是我們能夠把電解液做到不燃燒,但是做到不燃燒其實(shí)并不是特別難的事情,關(guān)鍵是在不燃燒的時(shí)候還要保持電池的性能,比如說長(zhǎng)時(shí)間,快速充電、能量密度等等這些,我們做了一個(gè)形象的演示,把電爐絲放到電解液里面,沒有發(fā)生起火的現(xiàn)象。這個(gè)通過電解液是減少了真的失控之后的總的能量。
第二個(gè),更重要一點(diǎn)是隔膜方面的技術(shù),最近我們?cè)诟裟ど弦踩〉靡粋€(gè)很重要的突破就是使用芳綸,芳綸材料性能很好,這個(gè)材料很難做成膜,我們買到的芳綸絲是沒辦法再次溶解的。我們看到這張圖片,最左邊這一排就是一百五十度到三百度隔膜的表現(xiàn),最右側(cè)就是聚乙烯隔膜。為什么是這樣的一個(gè)結(jié)果,我給大家看這樣一個(gè)圖片。我們模擬一個(gè)熱失控,就是軟包電池?cái)R在一起,使中間一個(gè)電池失控,左邊一張圖,這些曲線是不同位置電芯的溫度,我們看第一條綠色的線,當(dāng)溫度上升到170度的時(shí)候,溫度突然竄升上去,我們稱為電池失控了,會(huì)冒出濃煙,后面緊接著看到紅色的和藍(lán)色的線是不同的電芯,旁邊的電芯烤到隔膜熔化的時(shí)候,你會(huì)看到電芯突然一下,很短的時(shí)間內(nèi)會(huì)失控。如果隔膜耐溫足夠好,可以看到右邊的圖,隨著加熱的進(jìn)行,電池溫度逐漸升高,升到180度之后,基本上是在,持續(xù)保持這個(gè)溫度,沒有出現(xiàn)溫度陡升的狀況,從剛剛描述的現(xiàn)象來推測(cè),是沒有出現(xiàn)隔膜沒有了,不存在了,正負(fù)極短極造成電能的大量釋放,在整個(gè)100分鐘的時(shí)間里,在180度的溫度下,會(huì)發(fā)生什么?很可能會(huì)發(fā)生電解液和正負(fù)極材料的化學(xué)反應(yīng),這個(gè)過程中,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),我相信電解液和正負(fù)極材料在逐漸被消耗,特別是正負(fù)極材料里的電,我們知道一般三元材料,本身的分解溫度也就在200度,現(xiàn)在的隔膜大概300度的耐溫,下一步我們想進(jìn)一步把隔膜耐溫提高到600度,基本上我可以保證在隔膜壞之前,正負(fù)極材料已經(jīng)都失效了。通過這個(gè)來提高電池本體的安全,這是最近我們?cè)陔娦窘嵌茸龅墓ぷ鳎@兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)取得的技術(shù),公司最近正在把電解液隔膜工廠建起來。
除了電芯的主路安全,電芯本身安全之外,目前我們?cè)诠簧嫌玫碾姵兀覀冞€特別使用了一種稱為被動(dòng)安全的技術(shù),這種被動(dòng)安全的技術(shù)說起來很簡(jiǎn)單,就是把整個(gè)電池組用在液體中間,不是把箱子用在液體中間,而是把電池放在液體之間,這個(gè)技術(shù)實(shí)際上是一個(gè)非常簡(jiǎn)單,但是非常有效的方法,我們想想,我們看到火山噴發(fā)的時(shí)候,巖漿到處流,但是如果這個(gè)火山是在海底下面噴發(fā)的時(shí)候,威力就小多了,這是我們最初的一個(gè)想法。
有一個(gè)三元電池的對(duì)比測(cè)試,如果我們?cè)诳諝庵虚g針刺一個(gè)三元電池,可以看到的是左邊的圖,烈焰熊熊,威力非常大,同樣的實(shí)驗(yàn),把它放在液體中間針刺,就不會(huì)出現(xiàn)這種情況。為什么是這樣?因?yàn)橐后w封閉了空氣,在高溫點(diǎn)和可燃的電解液氣體,在那種情況下,沒有氧氣,沖破到空氣中的時(shí)候,有了氧氣,就燃燒起來了,所以有了液體就可以保護(hù)。這是我們目前在歐洲大巴上普遍采用的方式。這個(gè)的缺點(diǎn)是增加了重量,但是它的優(yōu)點(diǎn)有很多,系統(tǒng)的電池?zé)峁芾肀仍瓉碜龅酶谩?/p>
為什么特別做這樣?因?yàn)槲⒑晔亲隹斐洌詫?duì)于溫度和熱管理的需求會(huì)比通常的電池性能要求會(huì)更高一些,正是因?yàn)檫@個(gè)原因,我們才特別開發(fā)了這樣一套我們稱為STL技術(shù)。
簡(jiǎn)單來說,剛才我談到鋰電池失控發(fā)生以后,我們希望通過把電解液的可燃性解決掉,減少失控時(shí)的總的能量釋放,通過高溫隔膜來減緩電能釋放。第三個(gè)是通過把電池浸沒在絕緣液體中間。
最后我還想增加一條是前面幾位都談到的就是電池系統(tǒng)級(jí)別的防護(hù),4月13日深圳一輛電動(dòng)汽車燃燒,其實(shí)燒不燒車跟電池沒有關(guān)系,鉛酸是很安全的,12伏的,在我們現(xiàn)在做新能源車,系統(tǒng)變成高電壓、大電流的系統(tǒng),實(shí)際上在過去我們客車廠的客戶很多,客車廠在整個(gè)技術(shù)開發(fā)過程中間,實(shí)際上不是非常的嚴(yán)謹(jǐn),所以也會(huì)有很多照片上這種觸目驚心的情況發(fā)生,基本上在高壓盒中的熔斷器炸裂,這種威力是非常非常大的,這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)非常大。
總的來說,我借了別人的一張圖,這是電池包的照片,看起來非常精致,但是實(shí)際上我們仔細(xì)觀察一下,在整個(gè)電器系統(tǒng)的安全上,我個(gè)人覺得還有很多提升的地方,我畫箭頭的地方,標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)插線,我們線裝在箱子上的,正常情況下這都是非常好的產(chǎn)品,但是它有沒有想過,如果因?yàn)槟承┰蚓植堪l(fā)熱,機(jī)插線芯子是塑料的,高溫下三百度,它能耐多長(zhǎng)時(shí)間,20分鐘,烤化之后,所有的絕緣都不存在,正負(fù)極一定會(huì)短路,短路之后大家可以想像會(huì)發(fā)生什么,無論這個(gè)高溫是由于外部火燒還是由于內(nèi)部接觸不良導(dǎo)致電線本身發(fā)生,只要外部絕緣層烤化了,整個(gè)電器系統(tǒng)是到處拉弧,關(guān)于這一塊我觀察到,無論是國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)還是說全行業(yè),我們即便說到歐洲的車廠,在這一塊實(shí)際上大家都選擇鴕鳥的戰(zhàn)術(shù),我們?cè)谧鍪P头治龅臅r(shí)候,如果失效了,它帶來的危害是非常大的。這一塊我覺得,除了電芯安全之外,這塊是我認(rèn)為,實(shí)際發(fā)生的,出現(xiàn)事故占的更高的一部分,我今天介紹的主要就是這些,謝謝大家。