动力电池专家王子冬:对于动力电池能量密度的提升,我们有点儿操之过急

· Dec 26, 2018

12 月 17 日,前途在其北京线下体验中心「前途驿」举办了一场有关动力电池安全性问题的漫谈会,目的是为了推广普及动力电池安全知识,分享的观点还是比较有意思。

首先了解一下主讲人王子冬,此前他是中国北方车辆研究所研究员、国家 863 电动车重大专项动力电池测试中心主任(上个月正式退休),现任中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长。

直接进入正题。

未来电池技术路线中不会有圆柱电池

目前动力电池主要有三类:方形电池、软包电池和圆柱电池。

王子冬表达了这样一个 观点:未来储能市场电池的主流类型为方形硬壳和方形软包装 100Ah 以上大容量电池。

也就是说,特斯拉所用的圆柱电池被剔除了。

首先从循环次数来看,特斯拉电池循环寿命有限,为了解决这个问题,特斯拉只能加大电池容量提高续航里程,同时通过大容量电池来解决大功率充放电问题。虽然从目前来看,特斯拉的电池优势很大,但是王子冬并不看好。「大家可以思考一下,如果特斯拉的电池真的那么优秀的话,大批的新能源车企就应该跟着这股潮流了。」王子文如是说道。

动力电池并非越大越好

有关电动车续航,大家总是会有一种误区:动力电池越大越好,电池越大续航里程就越高。其实不然,续航并不能从这么单一的角度来看,因为电动车不同于油车,油箱里的油会越跑越少,车子会越来越轻,但是电动车不一样,不管你是满电状态还是没电状态,车子的重量就在那里不增不减。也就是说依靠增加电池组的带电量来增加电动车的行驶里程并不可行,副作用比较大。

所以对于电动车,我们要看的是车子带了多少电跑了多少公里,确切的说是能耗以及电池寿命衰减水平:一个决定了车子能跑多远,一个决定了车子能跑多久。这两点对企业的电池成组技术是一个很大的考验。

除了电池成组技术,目前影响中国发展新能源汽车产业的难点还有电池管理系统(BMS)。

对于动力电池安全性问题,刚刚也已经说了很多,主要是还是电池的热失控问题,为了让电池发挥最佳效率,所以需要让电池保持在最佳工作温区。除了在生产时尽量控制电池各种原材料的一致性、工艺的一致性,还需要用到 BMS 从外部来保持电池的一致性。

在王子冬看来,除了电池自身工业和产品质量问题,至关重要的问题就是 BMS,虽然国内这些年(动力电池)产品质量提升到了,但与国外相比仍有一定差距,且国内企业对于这一块认知并不到位。

研究 BMS 的团队需要对电池的特性非常熟悉,主动均衡系统可以研究,但使用需要慎重,在能够预判单体电池健康程度的前提下使用才有效, 目前对于动力电池健康度判断是难题。

虽然很多企业对电池的健康度、内阻测试、故障诊断有大量数据在后台存放,但是后台没有人看,数据报警没有人理,大量数据闲置,对于数据诊断处理能力还有待改善和提高。

从某种角度来看,续航里程的提升是一门玄学。不仅与车身架构、电池材料、风阻有关,甚至与驾驶习惯、天气环境等因素都有关系,这里涉及的学问很多。

动力电池的安全性问题

为什么我们感觉电动车不安全,虽然油车同样也有更多问题,但是相比之下,电动车的安全问题更受关注,更容易被质疑。王子冬的观点是这样的:对于油车我们很熟悉,燃油泄漏不会自燃,但是电动车电解液泄漏易自燃且不可控, 在没有掌握锂电池着火规律之前,把控能量密度,有安全性和长寿命安全性是我们不能忽视的问题。

这里普及一个知识点:为什么现在的电池安全性能低。

锂电池由六部分组成,分别是正级、铝箔、负极、铜箔、隔膜和电解液,现在的电动车为了追求高续航高补贴,提高电池能量密度,隔膜厚度被「削减」的越来越薄,这就给电池造成了一定的安全隐患。

除此之外,在电池内部也存在刺穿隔膜的隐患:枝晶。即锂电池在使用过程中负极表面会形成一些「小毛刺」,这些「小毛刺」就是「枝晶」,如果「枝晶」的长度超过隔膜的厚度,就会穿透隔膜。

超薄的隔膜、可燃的电解液,再加上内部的「枝晶」,这些因素很容易导致电池正负极短路,使得电池温度升高进而导致热失控,除此之外电池包本身一致性没有做好、过充过放、内/外短路,也会导致热失控。

对于现在的动力电池,科学上还有很多工作和难题要解决,在这种情况下急着提高电池能量密度,有点操之过急了。

在他看来, 和电池相关的各种材料开发验证需要 1-2 年,甚至更长时间。目前国家每年进行一次的动力电池系统比能量的快速迭代调整做法与乘用车动力电池系统的开发周期不协调,这样就会导致很多工作无法得到充分验证,导致了着火事故的频发。

动力电池的发展确实需要更稳健的推进脚步和推进速度。

临近尾声,对于现在的新能源发展状况,王子冬给出了自己的判断。他认为目前的新能源产业存在很大的泡沫产能过剩;对于动力储能系统的设计和匹配需要创新,整车企业应与动力电池生产企业共同面对当前遇到的问题;要解决好动力电池系统和电动汽车一体化的问题,电动组和电动模块的设计需要考虑周全;同时要做好对动力电池产品的验证工作,把安全放在第一位,除此之外,企业要加强对电池回收技术的研究,寻找低能耗、无污染的回收方法,避免对环境造成二次污染。


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