操练动力电池“安全VS比能量”平衡术_8868体育官网下载
大会现场电动汽车仅次于的短板是什么？对于消费者也许是里程情绪，但对于生产者，电池安全性才是他们最操心的问题。锂电池不仅是电动汽车最核心的零部件，它还是引起电动汽车燃烧的首要原因——截至今年5月，新能源汽车国家监管平台共计找到79起安全事故。58％的发生爆炸源自电池问题。 2019年10月7日，第三届国际电池安全性研讨会在北京开会，会议主题是“为电动汽车生产更加安全性的高比能电池”。
大会现场电动汽车仅次于的短板是什么？对于消费者也许是里程情绪，但对于生产者，电池安全性才是他们最操心的问题。锂电池不仅是电动汽车最核心的零部件，它还是引起电动汽车燃烧的首要原因——截至今年5月，新能源汽车国家监管平台共计找到79起安全事故。58％的发生爆炸源自电池问题。
2019年10月7日，第三届国际电池安全性研讨会在北京开会，会议主题是“为电动汽车生产更加安全性的高比能电池”。在动力电池比能量大大提高的背景下，来自全球高校著名教授、企业的动力电池研发设计者，辩论了电池热失控机－电－热诱因及防控方法、电池热失控再次发生机理与诱导方法、电池自燃发生爆炸特性及火灾安全性、电池系统热失控蔓延到与热管理等议题。在中国汽车技术研究中心首席专家王芳显然，大大提升电池系统能量密度、新材料体系，电池越做越大等趋势，为电池安全性带给了极大挑战。中国科学院院士欧阳明低联合的团队对锂电池展开深入研究，通过单体电压监测、可燃气体预警、提高电解质、创建防火墙等方式来减少热失控概率和掌控热扩散。
车企方面，也在撞击安全性设计、监测、掌控热蔓延到等各方面强化电池的安全性。左边是低比能市场需求，右边是安全性——动力电池从业者，必须在维持两边均衡的同时向前走。
到目前为止，他们习得了哪些“平衡术”？1动力电池安全性评价：四大挑战对电动汽车宽续航里程、慢差使的表达意见，带给技术变革，而变革就不会带给挑战。中国汽车技术研究中心首席专家王芳将其总结为四大挑战。中国汽车技术研究中心首席专家王芳首先，能量密度提高带给稳定性的挑战。电池系统的能量密度大幅上升，从2015年的90瓦时／公斤，到现在的140多瓦时／公斤，问题也显而易见。
“2016、2017、2018我分别测试了当时量较为大的国内外产品，还包括三星、LG的电池，随着能量密度的提高，不管你的本体安全性如何去提高，电池的稳定性都在变差。”王芳说道。第二，材料体系变化的挑战。现在的产品执着高比能，电池从磷酸铁锂往三元体系改变，从三元333、到532、再行到811体系。
这个变化带给的弊端是冷失控时间大大提早，负极材料的释氧温度逐步减少，电池材料的热稳定性更加劣。第三，长续驶入里程的挑战。
提升续驶里程，除了转变材料体系，就是在受限的空间里塞尽可能多的电池，这样就不会造成电池就不会越做越大，必定不会把电池的铝箔和铜箔做到厚，同时隔膜也不会做到厚。但是隔膜就越厚，其外用放血能力就不会越差，就越更容易被刺入造成电池短路。第四，电池波动后的安全性挑战。王芳认为，他们统计资料的事故中，有很多都是1万多公里以后再次发生的。
这就证明，电池是一个动态变化的过程。这就意味著，在全生命周期内，电池的能用、高效率和失控的评价面对极大挑战。对电池的测试评价技术可能会是一个跨越仅有生命周期的评价工程。
在电芯的整个生命周期中，安全性不会随着寿命的波动而变化。在有所不同的循环周数下，电芯的内部状态和外部指标，也在发生变化。2热失控：从三大原因解法电池的危险性来自于热失控，应付电池热失控，首先要理解机理，寻找表现形式。欧阳明低总结，导致电池热失控的原因有三个，即内短路、负极释氧以及负极析锂。
中国科学院院士欧阳明低○依赖BMS检测内短路内短路又分成急变型和突变型。欧阳明低讲解说道，急变型内短路，第一步展现出是电压上升，到第二步才不会有温升，最后构成热失控。对于缓变短路，在第一个过程即电压上升阶段通过故障诊断就可检测出有，可避免它更进一步好转。例如，针对串联电池组，首先就是指电压的一致性来展开分析，某一个电池电压下掉，解释这个电池有可能有内短路。
但还无法证实的话，再行重新加入温度检测。应付突变型内短路，例如一个微短路，可以依赖可燃气体传感器，它可以做最少提早3分钟展开热失控预警。也就是说，通过BMS可以有效地检测出有内短路。
○改良负极和电解质增加释氧没内短路仍然不会冷失控。隔膜瓦解、正负极再次发生物质互相交换，即负极的释氧跑到负极，构成轻微反应，引起热失控。要对材料展开改良，一个是负极材料，一个是电解质。
欧阳明低举例说道，负极材料可以从多晶到单晶就可以使释氧的温度提高100度。电解质方面，可以使用高浓度电解质，例如DMC（碳酸二甲酯）。
此外，从电解液的添加剂、高浓度电解质、新型电解质等方面还大有可为。○电池掌控增加析锂电池仅有生命周期安全性最主要的影响因素是析锂，如果没析锂波动的电池安全性并会变差。
析锂多的放热反应大，两县的锂不会必要跟电解液再次发生轻微反应，引起大量温升，可以必要所致热失控。“负极电位与析锂涉及，只要掌控负极的过电势，就可以确保不析锂。通过这个模型就可以推论出不析锂的电池曲线。
我们让它负极电势一直不高于零，可以获得无析锂的最佳电池曲线。我们可以用三电极标定这条曲线，这样来做到电池算法。”欧阳明低回应，他们早已跟企业合作，利用这个算法可以几乎构建不析锂。
但是这种是一个标定过程，随着时间的缩短电池的波动性能是不会逆的，所以他们又做到了对系统的无析锂的控制算法，也就是要有一个观测器来观测负极的过电势，实际就是一个数学模型。○掌控热扩散在欧阳明低显然，热失控整体来看还是有规律的。
并联电池组热失控的特征是，第一个电池热失控后不会短路，导致电压上升；串联电池的热失控就是一个热传导的过程；第三种情况是，刚开始是有序蔓延到，后面是轻微蔓延到，这就不会造成立刻发生爆炸、自燃事故。欧阳明低指出，电池只防水是过于，还必须风扇的设计。“利用防火墙技术，防水、风扇相配合，通过防水将热传导阻挡，通过风扇把能量拿走。
”另外还有一种热失控是火山爆发。从实验可以显现出，火山爆发有固态、液态、气态三态，这中间气态都是一些可燃气体，就是燃料，固态是一些固态的颗粒，往往构成火焰。一般是搜集颗粒物，就像传统汽车一样，把颗粒物通过过滤器展开捕集；另一个方法是溶解可燃气体。
3车企的解决方案除了机理层面的掌控，车企从整车角度也制订了一系列解决方案，例如撞击安全性设计、监测、掌控热蔓延到等。○主动撞击安全性设计会上，北汽新能源和一汽讲解了他们在撞击安全性方面的设计方案。
据北汽新能源工程研究院副院长代康伟讲解，北汽新能源对电池展开四级维护。北汽新能源工程研究院副院长代康伟首先，把电池设计出和整车的乘员舱一样是安全性不能变形的区域；在电池周围设计出有过渡区以及可变形区，为了吸取当车辆撞击时可以一定程度上来减少整车的撞击强度，这是第一层整车级的维护。
第二层PACK级，使用了高强度铝型材的箱体设计，融合了我们拓补设计的优化点，保证PACK级有第二层的关于强度的维护。第三层是电气功能的维护，首先通过关于把BMS、BDU等高压截断装置的电气部件优化在电池包的中心，用来保证当整车撞击时电气系统不至于受到过多的损毁，保证它的功能长时间。同时把涉及的撞击信号以及涉及的出现异常监测的信号引进到系统里，来保证电气在出现异常情况时需要主动的截断高压装置，来维护司乘人员的安全性。
第四层在模组级，使用的高强度的铝型材的模组设计，比普通铝型材强度提高35％。同时在电芯与电芯之间、模组与PACK之间也设置了防水的缓冲区，当车辆受到断裂时，尽量维护电芯不至于不受断裂。
一汽集团不仅对电池展开了防撞击确保，还展开了高压断电维护。据一汽集团新的能源开发院院长王德平讲解，一汽集团对电池展开了尤其防水设计，保证车辆在短距离撞击和托底时，电池不因为车的撞击造成电池变形。另一方面，一汽建构了双路高压断电的系统，即在高速车辆再次发生撞击的时候如果安全气囊开始工作的时候，同时要把整车高压的系统在1毫秒之内展开断电的处置，来保证整个高压系统的安全性。
○动态监控数据动态监测是新能源汽车车企必不可少的，会上，北汽新能源、一汽和蔚来都详尽讲解了他们的监测系统。北汽新能源使用多点监测高压系统，来保证整车上所有的高压相连部位都需要获得监控，保证在所有绝缘过热模式下可以被监测，同时主被动的静电技术可以保证整车主动和被动的截断高压时，可以立刻将参予的电压展开泄放。一汽集团的新能源汽车监测还包括两方面，一方面是BMS监测，是将云端的监控系统的数据导到车辆BMS中，使其掌控的精度和估计的精度更高，并且需要构建提早故障预警。
一方面是电池热失控预警，即把云端历史数据、动态监控数据还包括，环境的形变、系统的状态信息统合到一起，建构热失控预警研发的模型，再行把这些预警的模型应用于到整车的热失控系统里面。一是通过热失控模型预警的系统诊断，构建高压系统的确保，二是，车端、云端、仪表都可以向驾驶员还包括后台服务，获取热失控预警信息。一汽集团新的能源开发院院长王德平蔚来汽车副总裁黄晨东也讲解了蔚来汽车的监测系统。
蔚来监测电池最基础的电压、温度以及身体健康程度。在BMS的层面，蔚来展开动态监测，包括两个重点：一是做到事件的监测，比如说电芯、电池的、电池组；比如说温度、电压、内部的抗阻等；二是数据的监测，即统计资料差异性，数据是不是正态分布。黄晨东讲解说道，蔚来的电池安全性监测和预警系统，即便汽车在休眠状态的过程中，也依然可以监测数据。
“所有的大数据都转入到云端，云端可以展开自动分析，如果找到任何的出现异常，就不会预警，我们就不会来审查会并且分析，或者把这个电池解任，或者我们可以从客户那边去把这个电池更换下来。”○掌控热蔓延到确保司乘人员安全性北汽新能源代康伟讲解，北汽新能源针对电池热失控、热拓展领域，于是以牵头行业内优质资源做到一些热拓展路径的分析，以及热拓展切断技术的研究，以期未来确实再次发生热失控时有较长热蔓延到拓展的时间，使司乘人员取得充足的受困时间。蔚来使用绝缘材料来杜绝电池的热蔓延到。
“在最上层我们使用一些空间避免烟跑出，在下部我们很难去掌控，但是我们不会有一个加热板或加热垫，我们如果用于这样的液体，需要很好的掌控。”黄晨东说道。
此外，黄晨东还讲解说道，他们未来设计还不会杜绝电芯和电芯之间的热传递，在模块的绝缘当中有防火墙的设计，不会杜绝热传递；在电池组的设计当中，不会有适当的烟道的设计，来杜绝二次的损失。蔚来汽车副总裁黄晨东一汽集团的措施则更加主动。他们使用主动的消防车系统。
使用类似消防车介质对易再次发生热失控的动力电池展开消防车，构建热扩散控制。不过王德平讲解说道，系统目前还是正处于研发的阶段，还没月的中用的产品上，这套系统从前期的实验情况来看，有相当大的效果。一方面，通过系统可以主动的对热失控的模组和单体展开消防车的实验，另一方面，因为所使用的消防车介质是低热熔比的介质，它的吸食热量相当大，通过这种放热需要减少电池包内的温度，从而需要阻隔电池包内的痉挛引发车内内室起火的现象。《电动汽车观察家》找到，业界早已从注目新的电池的安全性，到注目电池仅有生命周期的安全性；从起火、起火的事中处理，到冷失控机理研究；从热扩散纾缓热量，到主动消防车探寻……这解释人们对锂电池的了解在大大深化。
不过，动力电池比能量和安全性的平衡术，随着比能量的大大提高，仅有行业还有漫漫前路要回头。
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