科易動力田碩:如何打造“不起火”電池包

數月來多起電動汽車起火事故被曝出,據不完全統計,最密集的時段在20天內曾發生11起。電動汽車安全問題再度成為行業乃至全社會關注的焦點問題,甚至在一定程度上影響到市場對新能源汽車的消費信心。動力電池作為電動汽車上最活躍的核心零部件,近年來在低成本、高密度、長續航、可快充等的壓力下,面臨的挑戰越來越大,由此引發的安全問題也愈加突出。動力電池起火是否可控?應該如何實現有效控制?有不起火的電池嗎?

電池系統安全應更受重視

“電動汽車起火,動力電池是主因,而鋰離子電池本身更易起火,電動汽車上又搭載了大量鋰電池,(起火)概率更高。”作為新能源動力系統供應商,北京科易動力科技有限公司總經理田碩並未迴避動力電池在其中的問題。他在清華大學車輛與運載學院成立儀式期間接受記者採訪時坦言:“這不僅僅是某個企業的問題,而是一項技術在發展過程中必然遇到的問題,都會經歷從不成熟到成熟的過程。”

科易動力田碩:如何打造“不起火”電池包

他指出,目前動力電池起火的機理已經“搞清楚了”,電池熱失控應該是已經發生的多起事故的主因,這是目前業內的共識。而造成過熱的原因則多種多樣。就電池而言,田碩認為,不少行業人士特別是整車廠在認識上存在一個重大誤區,即“更多關注電芯層面安全,忽視系統安全”。

事實上,鋰電池包組裝的工藝技術非常複雜。田碩表示,“一個電池包裡包含那麼多電線、芯片、電路板等,差不多有200多種零部件,任何細節都沒有做好會造成安全問題。”

他判斷,“三分之二甚至更大比例的可能是系統缺陷引起的(電池起火)”,例如,“有可能是BMS失效、電池包本身溫度不均勻、局部區域溫度高、過充過放等。甚至還有機械原因,比如很多安全事故的發生是由於電池箱密封不嚴、開裂進水導致的短路,內部線路破損導致短路、電池包內焊接缺陷引起的發熱等。”

防火牆如何讓電池“不著火”?

因此,電芯安全固然重要,但從系統層面做好整個電池包就可以顯著降低安全風險。電池包的複雜性也決定了其起火的誘因非常多。田碩表示,“防住99%的問題也沒有用,1%的可能性也會著火,所以我們的策略是仍然在機械電熱方面做很多防護,但是在這些之外開發了防火牆技術,為前面的預防和控制都失效的情況下做一個物理上的兜底。”

據介紹,科易動力的這套解決方案即給電池裝上“防火牆”,將相應部件安裝在電芯與電芯之間,通過隔離的方法切斷著火電芯的傳播,最多隻允許一個電芯起火即被馬上隔絕,從而防止電池系統整體著火。用戶一般從外部僅能觀察到“冒煙”,能第一時間發現問題並採取行動。田碩表示,這種技術能使著火電芯的相鄰電芯表面溫度不超過行業公認的第一起火溫度點,實現熱阻斷,從而建立起最後一道安全防線。

目前的資料顯示,科易動力自2010年成立以來,曾為上汽通用五菱、知豆、宇通、福田、蘇州金龍等國內整車企業提供新能源動力系統,未發生過一起安全事故。2016年,北京科易動力科技有限公司與清華大學共同申報的項目“車用鋰離子動力電池性能優化控制與系統集成設計及應用”獲中國汽車工業技術發明獎一等獎。2018年,科易動力正式成為寶馬在電動化領域的技術創新合作伙伴。

據田碩透露,目前科易動力在電池安全領域等方面正加深與寶馬的技術合作,“寶馬希望在2025年以後推出的所有電動汽車的電池包在任何情況下不著火。”

如何平衡安全與其他指標?

近來年,國內動力電池企業通過改進正負極材料、隔膜、電解液等原材料體系及優化PACK結構等一系列措施不斷提升能量密度,向著高指標之路越走越快、越走越遠。而高安全性必然需要動力電池在重量、體積、成本上做出一定的讓步。這已成為橫在整車和動力電池企業面前的一道平衡難題。

田碩表示,“不燒包”、在任何情況下電池包都不起火一直是科易動力追求的終極目標。目前科易動力的電池整包能量密度最高已經可以做到180kW/kg,給電池包裝上防火牆會佔用一些空間,也的確會增加電池包重量和成本。科易動力能做的就是儘量將體積和重量的增幅控制在10%以內。此外科易動力還力主推行長模組,而非當前不少整車廠的標準VDA模組。長模組的優勢在於減少短板錯板和空間浪費,對降成本也大有好處。

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