“電池安全和新能源汽車安全，不僅僅是行業(yè)痛點，甚至可以說是死穴?！?/p>

在一月初舉辦的2020電動汽車百人會上，天津力神電池股份有限公司常務執(zhí)行副總裁王念舉這樣說道，在題為“動力鋰電池安全技術研究與市場化”的主題演講中，他具體闡釋了力神關于動力鋰電池安全技術的研究和產(chǎn)業(yè)化進展。

天津力神電池股份有限公司常務執(zhí)行副總裁王念舉

汽車的電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化發(fā)展已經(jīng)成為行業(yè)共識，在這種變革中，安全、續(xù)航、充電便捷、全天候使用都是目前電動化過程中面對的挑戰(zhàn)，而這些挑戰(zhàn)，都具體落地到了關于電池技術的在安全、能量密度、充電速度、寬溫范圍上的要求。

王念舉的判斷是，目前電動汽車電池系統(tǒng)比作2007年手機電池，2007年蘋果公布了第一款智能手機，作為蘋果的手機電池的供應商，力神有非常深刻的理解認識。

“當時正常的手機電池，3美金就算很高了，但是蘋果的電池要8美金、9美金。當然目前成本是降下來了。”價格高的很大一個原因是，蘋果在電池管理系統(tǒng)上做了好多工作。

而關于動力鋰電池電芯來講，目前則相當于2012年左右的手機電池的電芯。彼時，行業(yè)在拼命想提高續(xù)航，拼命在提高能量密度，把隔膜降得非常薄，甚至從9往7降，再往5降。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，動力鋰電池用了10年的時間，相當于手機電池走過了30年的時間，王念舉的判斷是，未來一段時間內(nèi)，動力鋰電池能量密度會有一定提升，但將很快達到技術上的天花板。

然而，從消費者角度來講，追求能量密度，追求續(xù)航里程還是不變的要求，提高能量密度是行業(yè)的宿命，也是這個行業(yè)之所以難的一個重要原因。

與此同時，考慮到降成本的壓力，目前不少公司把電池單體做得非常大，甚至三元材料做到200Ah左右，假如一旦失控，電池包會燒車。安全問題假如處理不好，會給新能源行業(yè)帶來災難性后果。

事實上，隨著近年來三元電池裝機量新增，目前的乘用車裝機量三元電池的比例已經(jīng)達到80%以上，而隨著能量密度提升，安全問題爆發(fā)頻率也在攀升，2019年各種媒體的報告已經(jīng)有90多起，動力鋰電池的安全形勢非常嚴峻。

從目前電動汽車熱失控的發(fā)生場景來看，靜置、充電、行使過程中這三類大概占30%左右，剩下的10%是在碰撞、進水造成的。因此，如何保障動力電動汽車在全生命周期不同場景下的安全性研究，是行業(yè)面對的首要問題。

從力神的相關經(jīng)驗來看，王念舉介紹，2018年到目前，力神總共配套乘用車是11萬套，其中，高鎳體系圓柱型21700配套3萬多套，到目前為止是零失效。方型三元電池裝機輛38550輛，到目前為止也沒有熱失控發(fā)生。

這背后，與力神在安全防護領域的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入密不可分。

從系統(tǒng)設計來講，力神有六大關鍵技術，包括BMS控制技術、熱管理技術、仿真分析以及測試驗證的技術、輕量化技術、快充技術、以及熱安全技術。

影響熱安全的重要是四點，機電熱化，“機”是機械設計，“電”是電子電氣的安全設計，“熱”是分布不均勻，剛開始一致性還行，隨著電池內(nèi)部的不均勻，越來越加大，到最后跟化學都是直接相關的。

包括底盤撞擊，車撞擊完了，可能沒有什么事情，消費者還可以開，但是過一天，或者半天之后著了，在撞擊過程中已經(jīng)擠到隔膜，造成了一些損害，但是當時看不到，因此影響電池重要的是機電熱化這四部分。

因此，在做系統(tǒng)研究的時候，要針對機電熱化多維度、多層次的熱安全解決方法。

從動力鋰電池系統(tǒng)熱安全技術上講，撞擊，電氣（比如高壓、低壓、快充）都可能轉(zhuǎn)化到化學反應，造成電池內(nèi)部化學反應。因此，電池熱安全技術是非常非常關鍵的，重要集中在電芯。

可以做的是這個過程中通過多元參量耦合探測技術，SOH，SOE，SOF，包括內(nèi)阻的變化，去探測它。提前10分鐘、20分鐘，可以給整車有非常明確的反饋信號，這樣就可以防止，而一旦熱失控，只能主動或者被動的去進行消防，去進行撲滅。

從電子電氣系統(tǒng)的安全設計來講，力神基于ISO26262的標準，優(yōu)選BMS，優(yōu)選ASIL-C/D安全芯片，硬件層面上采用適度的冗余設計，建立故障容錯機制，在軟件層面，采用AUTOSAR軟件架構(gòu)，根據(jù)安全需求分解，制定全方位的安全診斷機制，采用多極故障報警處理恢復機制。

按照力神的技術路線規(guī)劃，從電子電氣系統(tǒng)安全的特性來講，2020年力神將側(cè)重于電芯安全以及高壓安全故障診斷，BMS系統(tǒng)功能安全ASIL-C/D（乘用車選C級），SOC/SOP全生命周期寬溫度范圍估算精度提升（原先是10%、后來是5%、今年要達到3%）。

2021年是側(cè)重于電芯安全及高壓安全故障管理及預測，智能能量管理、維護保養(yǎng)、預約管理，車聯(lián)網(wǎng)智能駕駛應用，電池壽命周期耐久性管理。

到2023年側(cè)重BMS及整車控制器的高度集成管理，BMS系統(tǒng)信息安全，云平臺大數(shù)據(jù)深度學習修正，新型電池智能管理。

從動力鋰電池系統(tǒng)安全性能的市場化推廣應用來講，王念舉建議，要從新能源車，整車需求側(cè)，動力鋰電池供應側(cè)分別進行，形成基于整車一體化的面向設計安全，制造安全，應用安全，維護安全，以及回收利用，或者說報廢安全的完整安全性的設計鏈。

與此同時，安全改善是一個持續(xù)過程，從正向安全設計的同時，反向分析也非常關鍵，特別是不同使用程度的電池，推移電池安全性的差異，從材料分析，從結(jié)構(gòu)與電路的分析進行持續(xù)改善。