鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:811次 | 2019年07月02日
中國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)學(xué)習(xí)研究特斯拉電池的安全設(shè)計(jì)
中國(guó)汽車技術(shù)研究中心主辦,北京卡達(dá)克汽車技術(shù)開發(fā)公司承辦的“2015電動(dòng)汽車科技創(chuàng)新國(guó)際論壇”于9月23-24日在京召開。為期兩天的論壇上,來自中國(guó)及德國(guó)政府、中外企業(yè)、學(xué)術(shù)科研機(jī)構(gòu)的30多位專家,討最佳產(chǎn)品技術(shù)路徑和資源組織模式,以期共同實(shí)現(xiàn)“電動(dòng)汽車無憂駕駛”。全國(guó)政協(xié)常委、清華大學(xué)教授、“中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)”執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽明高表示,電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池安全管理需深入研究。
中國(guó)從“十五”科技部電動(dòng)汽車重點(diǎn)專項(xiàng)開始,推動(dòng)中國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的研發(fā),當(dāng)時(shí)主要是鎳氫電池和錳酸鋰電池?!笆晃濉睍r(shí),主要是磷酸鐵鋰電池。到“十二五”,中國(guó)的重點(diǎn)研發(fā)轉(zhuǎn)向三元鋰離子電池,2015年中國(guó)三元鋰離子電池的比能量預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到180瓦時(shí)每公斤。到2020年預(yù)計(jì)超過200瓦時(shí)每公斤,比現(xiàn)在提高一倍。
歐陽明高認(rèn)為,與國(guó)際相比,中國(guó)在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池方面存在很多問題。中國(guó)先進(jìn)材料和機(jī)理研究較差,電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)性較低,自動(dòng)化程度也較低,精工藝的開發(fā)能力較弱,“以前電動(dòng)汽車領(lǐng)域都覺得電池系統(tǒng)沒什么技術(shù),將單體組合即可,現(xiàn)在才明白電池系統(tǒng)是很復(fù)雜的技術(shù)”。
鑒于上述問題,中國(guó)高端材料供給尚不足,一致性、良品率、安全性、可靠性、產(chǎn)品性能不能完全滿足市場(chǎng)要求,企業(yè)創(chuàng)新能力總體不強(qiáng),優(yōu)勢(shì)產(chǎn)能不足。同時(shí),中國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池面臨韓國(guó)等國(guó)外電池企業(yè)的挑戰(zhàn)。
據(jù)歐陽明高推測(cè),預(yù)計(jì)到2025年,鋰離子電池將會(huì)竭盡性能極限,達(dá)到約350瓦時(shí)到400瓦時(shí)每公斤。美國(guó)能源部對(duì)鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)判斷,電池極限可達(dá)到300到350瓦時(shí)每公斤,到2020年至少可以達(dá)到約200瓦時(shí)每公斤。中國(guó)基本認(rèn)同該判斷。目前技術(shù)攻關(guān)重點(diǎn)是,如何解決硅負(fù)極的相關(guān)問題,提高電池壽命。
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%
根據(jù)國(guó)外趨勢(shì),中國(guó)2020年的基本的發(fā)展目標(biāo)是,高比能量電池達(dá)到300瓦時(shí)每公斤,壽命1500次,成本8毛錢。歐陽明高強(qiáng)調(diào),在邁向高比能量鋰離子電池的過程中,機(jī)遇挑戰(zhàn)并存,安全問題將變得更加突出。能量比越高,挑戰(zhàn)越大?!爸袊?guó)必須進(jìn)一步重視安全性,在安全性、耐久性、動(dòng)力性三個(gè)問題中,最核心的是安全性問題”。
動(dòng)力電池安全性的問題概括稱為動(dòng)力電池?zé)崾Э兀姵厥軣岬揭欢囟群蟛豢煽?,溫度直線上升,超過500度、1000度,然后發(fā)生燃燒爆炸。
究其原因,過熱會(huì)引起該問題。溫度會(huì)觸發(fā)電池里的副反應(yīng),這些副反應(yīng)會(huì)放熱,導(dǎo)致熱失控,。此外,電觸發(fā)也會(huì)引起該問題。外部短路、內(nèi)部短路、過充都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)熱,然后產(chǎn)生熱失控。還有一個(gè)原因是碰撞,車輛碰撞擠壓之后,電池就像被針刺了一樣,發(fā)生短路,然后再產(chǎn)熱,熱再引起熱失控。
歐陽明高建議,中國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)學(xué)習(xí)研究特斯拉電池的安全設(shè)計(jì)?!皯?yīng)該來講,特斯拉用的是不安全的電池,從單體電池角度是不安全的。但是,一個(gè)單體不安全的電池做到系統(tǒng)安全,是因?yàn)樘厮估碾姵赜昧?000多只18650的三元電池,鎳鈷鋰,單體不安全的電池組合起來就安全了。這是特斯拉安全設(shè)計(jì)的專利。這些專利大家可以仔細(xì)分析一下,因?yàn)楝F(xiàn)在特斯拉專利都是公開的。”