鉅大LARGE | 點擊量：2187次 | 2019年02月23日
動力電池2020年350Wh/kg能量密度目標太高 不宜強推
前言：歐陽明高院士認為，目前設(shè)定的動力電池2020年單體達到350瓦時/公斤，系統(tǒng)260瓦時/公斤能量密度目標與安全訴求矛盾，不宜強行推進。
9月20-22日,“2018第二屆全球未來出行大會”在杭州國際博覽中心隆重舉辦，本次大會涵蓋各類主題論壇近20場，其中全球新能源汽車創(chuàng)新大會主要圍繞全球新能源汽車發(fā)展進程與趨勢、新能源汽車發(fā)展的全球化合作、新能源汽車政策走向與政策解讀、產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)瓶頸突破等行業(yè)熱點話題展開，旨在推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
在本屆大會上，電動汽車百人會執(zhí)行副理事長、中國工程院院士歐陽明高發(fā)表了演講，他指出，今年上半年高發(fā)的電動汽車失火事故，主因在于電池?zé)崾Э?，需要以先進的BMS和熱蔓延防止手段來應(yīng)對。
同時他認為，目前設(shè)定的動力電池2020年單體達到350瓦時/公斤，系統(tǒng)260瓦時/公斤能量密度目標與安全訴求矛盾，不宜強行推進。
來源：微信公眾號“車東西”ID：chedongxi作者：Origin
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-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
失火電動汽車三大特征
歐陽明高院士在演講中先分析了近期電動車起火的三個主要特征：
一是失火車輛以搭載熱穩(wěn)定性更差的三元鋰電池為主，占比超過一半。
二是失火的車輛電池封裝方式主要為圓柱形鋰電池，該型電池由于采用堅固鋼殼包覆，內(nèi)部受熱分解時內(nèi)壓急劇增大，容易發(fā)生爆炸從而迅速引燃整個電池模組。
三則是失火事件較多發(fā)生在充電階段尤其是滿電狀態(tài)。
歐陽明高院士還糾正了一個認識，失火事故車輛主要為舊款電動車，電池系統(tǒng)比能量并不高，因此不能將電動車事故頻發(fā)的主要原因單純歸結(jié)為搭載了能量密度太高的動力電池。
歐陽明高指出，電動車失火事故頻發(fā)的主要原因，在于電池?zé)崾Э?。熱失控即動力電池溫度超過一定限制后引發(fā)連鎖反應(yīng)，電池溫度在短時間內(nèi)迅速上升（可達每秒千度），導(dǎo)致燃燒。
四大原因造成電池?zé)崾Э?/p>
而導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐倪M一步原因，則是動力電池和電動汽車本身存在的產(chǎn)品質(zhì)量問題。在四大方面把關(guān)不嚴留下的漏洞，造成了電池?zé)崾Э氐碾[患。
首先是電池產(chǎn)品測試驗證不足，這主要是動力電池企業(yè)的問題。歐陽明高院士表示，由于新能源車政策一方面補貼的關(guān)鍵指標是能量密度，另一方面補貼退坡的周期是一年一次，大大超過了動力電池產(chǎn)品24-28個月的完整開發(fā)周期。
為了讓產(chǎn)品能量密度增長追上補貼變化周期，一些動力電池企業(yè)一方面縮短了電池的測試驗證時間；另一方面選擇物理改進方法，比如增加電池活性材料（比如正極材料）、減薄膈膜，雖然提升了電池的比能量，但是削弱了動力電池的安全性能。
其次，目前動力電池測試驗證的手段不完善，這部分問題動力電池企業(yè)與車企都存在。歐陽明高院士指出，“很大一部分并沒有建立企業(yè)內(nèi)部的電池安全測試標注，部分企業(yè)甚至沒有電池安全測試能力”，導(dǎo)致電池產(chǎn)品一致性差，質(zhì)量參差不齊。
而低質(zhì)量的電池電芯混入電池模組，將對整個動力電池模組乃至整個電池包造成巨大的風(fēng)險。
再次，車輛使用老化過程中電池模組及安全保護裝置可靠性下降，這部分責(zé)任主要在于車企。歐陽明高院士提到了幾個典型例子：老化造成的電池模組密封性下降，導(dǎo)致進水短路；電池激光焊接接頭老化易出現(xiàn)空隙，形成局部高阻抗、高發(fā)熱點，成為熱失控元兇；充電口長期開斷電造成的燒損、粘連，也可能成為短路、發(fā)熱點。
最后，充電環(huán)節(jié)的BMS廠商與充電機廠商沒有嚴格執(zhí)行新的國家標準，也是問題之一。歐陽明高院士表示，企業(yè)沒有嚴格遵循ISO26262的規(guī)范，比如沒有繼電器的粘連診斷功能、BMS與充電樁沒有合格的絕緣監(jiān)測裝置等等。企業(yè)在設(shè)計、制造、使用、驗證各個環(huán)節(jié)對國家標準規(guī)范不重視；同時，國家在這方面的安全年檢制度也尚未建立。
五大措施解決電動車起火
對上述問題，歐陽明高院士提出了幾個前瞻的技術(shù)解決方案，解決熱失控和熱蔓延問題。對于動力電池?zé)崾Э貑栴}，歐陽明高院士提出，可以現(xiàn)在熱失控誘因上予以控制。
對第一個誘因——內(nèi)短路，歐陽明高院士團隊與寧德時代合作，正在打造一種可以在電池內(nèi)部熱量急劇上升之前就對短路情況進行預(yù)警的技術(shù)。
對第二個誘因——充電過充，業(yè)界正在開發(fā)三電極快充技術(shù)，可以防止鋰電池過充造成的析鋰問題，同時提提高充電速度。
對第三個誘因——電池老化，歐陽明高院士認為，更先進、更精準的電池管理系統(tǒng)是關(guān)鍵，需要加大電池管理系統(tǒng)的研發(fā)力度。
對于未來的高鎳動力電池，清華團隊則找出了電池?zé)崾Э氐暮诵脑蛟谟谡龢O材料分解、產(chǎn)生氧氣，繼而引發(fā)劇烈反應(yīng)。對此，可以對正極材料進行包覆予以改進；以單晶顆粒替代多晶顆粒的正極材料，也能改善電池?zé)岱€(wěn)定性從而提高電池安全性。
如果局部熱失控未能檢測或者防護，還可以設(shè)計第二重防線防止熱蔓延。歐陽明高院士團隊設(shè)計了一種隔熱方法，在熱傳遞路線上填充隔熱材料，阻斷熱傳導(dǎo)。
高能電池研發(fā)應(yīng)循序漸進不宜強推
歐陽明高院士表示，動力電池的安全性近期可以通過多種技術(shù)優(yōu)化來保障，但長期來看要前瞻性的科學(xué)研究才能保障絕對安全。高比能量電池是全球趨勢，不應(yīng)因為高比能量電池有更大的安全挑戰(zhàn)就放棄研發(fā)。
短期內(nèi)，可以通過電池管理系統(tǒng)和熱蔓延抑制來防止安全事故，長期來看則應(yīng)開發(fā)下一代的固態(tài)電池。
最后，歐陽明高院士提出了幾點政策方面的建議：
1、原有的產(chǎn)業(yè)化目標（2020年單體達到350瓦時/公斤，系統(tǒng)260瓦時/公斤，循環(huán)壽命2000次）偏高，從安全角度考慮，不宜強行推行。
2、補貼政策要符合技術(shù)發(fā)展的規(guī)律，對能量密度的提升不宜過快、不宜更改過頻。
3、第三，盡快推出電動汽車安全年檢規(guī)范。電池汽車應(yīng)有黑匣子、電池包應(yīng)設(shè)消防安全接口。
