鉅大LARGE | 點擊量：2194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、產業(yè)核心技術瓶頸突破等行業(yè)熱點話題展開，旨在推動新能源汽車產業(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，主因在于電池熱失控，需要以先進的BMS和熱蔓延防止手段來應對。
同時他認為，目前設定的動力電池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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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，內部受熱分解時內壓急劇增大，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，在于電池熱失控。熱失控即動力電池溫度超過一定限制后引發(fā)連鎖反應，電池溫度在短時間內迅速上升（可達每秒千度），導致燃燒。
四大原因造成電池熱失控
而導致電池熱失控的進一步原因，則是動力電池和電動汽車本身存在的產品質量問題。在四大方面把關不嚴留下的漏洞，造成了電池熱失控的隱患。
首先是電池產品測試驗證不足，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品24-28個月的完整開發(fā)周期。
為了讓產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”，導致電池產品一致性差，質量參差不齊。
而低質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解決方案，解決熱失控和熱蔓延問題。對于動力電池熱失控問題，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部熱量急劇上升之前就對短路情況進行預警的技術。
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，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熱失控的核心原因在于正極材料分解、產生氧氣，繼而引發(fā)劇烈反應。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，也能改善電池熱穩(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，還可以設計第二重防線防止熱蔓延。歐陽明高院士團隊設計了一種隔熱方法，在熱傳遞路線上填充隔熱材料，阻斷熱傳導。
高能電池研發(fā)應循序漸進不宜強推
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優(yōu)化來保障，但長期來看要前瞻性的科學研究才能保障絕對安全。高比能量電池是全球趨勢，不應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，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。電池汽車應有黑匣子、電池包應設消防安全接口。
