動(dòng)力電池的安全防護(hù)技術(shù)研究
圖為國(guó)軒高科工程研究院常務(wù)副院長(zhǎng)楊續(xù)來(lái)做主題演講
為了幫助企業(yè)客觀分析2016年動(dòng)力電池行業(yè)運(yùn)行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，加大動(dòng)力及儲(chǔ)能電池的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國(guó)網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團(tuán)股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡(luò)科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國(guó)電池市場(chǎng)年會(huì)暨2016年第一屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)、2016年第二屆中國(guó)電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”于11月14日在北京拉開(kāi)帷幕。本次年會(huì)聚集了來(lái)自政府主管部門領(lǐng)導(dǎo)、知名科研機(jī)構(gòu)專家、新能源汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機(jī)構(gòu)代表以及媒體記者等500多人參會(huì)。
在本次會(huì)議上，工程研究院常務(wù)副院長(zhǎng)楊續(xù)來(lái)做了題為《動(dòng)力電池的安全防護(hù)技術(shù)研究》的專題報(bào)告，以下是根據(jù)速記整理的內(nèi)容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
楊續(xù)來(lái)：感謝張總，感謝中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)的邀請(qǐng)。本來(lái)說(shuō)下午做梯次利用這塊，后來(lái)想了一下梯次利用我們也在做，包括剛才中國(guó)汽車技術(shù)研究中心的標(biāo)準(zhǔn)我們也是參與的制定方。因?yàn)榛厥占夹g(shù)這塊，此前百人會(huì)在青海的時(shí)候講過(guò)一次，所以我想換一個(gè)話題講，安全。因?yàn)榘踩矣X(jué)得基本在行業(yè)上來(lái)講是永恒的話題，加上此前也提到了行業(yè)各種電池安全都備受關(guān)注。我現(xiàn)在講一下國(guó)軒從安全方面的想法和我們自己的探索，不一定成熟，僅供大家一起分享。
今天我的報(bào)告分了三塊：
第一，從產(chǎn)業(yè)背景簡(jiǎn)單提一下。
第二，包括國(guó)軒眼中自己的眼中或者行業(yè)對(duì)國(guó)軒的印象。
第三，產(chǎn)業(yè)探索。
簡(jiǎn)單的寫(xiě)了一下，從新能源汽車來(lái)說(shuō)，目前已經(jīng)是我們國(guó)家工業(yè)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵，“十二五”，剛剛過(guò)的這一年，37.9萬(wàn)輛已經(jīng)達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，“十三五”也提出了這樣的規(guī)模，國(guó)家這樣提出來(lái)肯定有它的道理，繼續(xù)完成“十三五”規(guī)劃肯定不是問(wèn)題。另外，政策層面、市場(chǎng)層面來(lái)說(shuō)。200公里—600公里，高鐵，就像我從合肥過(guò)來(lái)每次4個(gè)半小時(shí)，比坐飛機(jī)方便多了，600公里以上飛機(jī)方便，200公里以下，基本上這個(gè)里程留給了新能源啟程的市場(chǎng)，政策+市場(chǎng)雙輪驅(qū)動(dòng)肯定能完成“十三五”的新能源汽車規(guī)劃。
動(dòng)力電池作為新能源汽車的核心零部件，我們這里也簡(jiǎn)單列了一下。目前從續(xù)駛里程，一定程度上制約了新能源汽車的發(fā)展。整個(gè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)講，肯定是向高比能、高安全的基礎(chǔ)上是長(zhǎng)壽命加上低成本。美國(guó)提出了“電池500”項(xiàng)目，目標(biāo)2025年做到500Wh/kg。整體來(lái)說(shuō)，成本也是逐年下降的。這個(gè)圖是從國(guó)際能源署，他們把從2008年甚至2020年整個(gè)發(fā)展趨勢(shì)做了分析，從這個(gè)層面來(lái)講，整個(gè)成本是逐年下降的，更驗(yàn)證了成本是下降的，能量密度也是逐年提升，尤其看點(diǎn)狀圖，當(dāng)然這里面也列了幾個(gè)，特斯拉電池成本目標(biāo)，還有通用電池的成本目標(biāo)能量密度，下面這句話就是說(shuō)，高比能、高安全、長(zhǎng)壽命、低成本，這是整個(gè)電池的發(fā)展趨勢(shì)。
始終在提高安全，到處都在提，高安全我們想，其實(shí)安全和能量密度是相悖的，要它高安全，又要高能量密度，這個(gè)很難做到的。就像裝1Wh，這是簡(jiǎn)單的換算關(guān)系。換算完了，只要有能量肯定就是不安全的，能量裝的越多就越不安全，這是肯定的，當(dāng)然這里邊牽扯的比較多的，行業(yè)里面，像磷酸鐵鋰出問(wèn)題就是煤球的燃燒方式，不會(huì)出太大問(wèn)題，而三元，從中國(guó)汽車技術(shù)研究中心研究結(jié)果來(lái)看，速度是非常快的，快速燃燒，后面也會(huì)有我們自己的一些測(cè)試數(shù)據(jù)。
我們也看一下像這樣一個(gè)安全，近段時(shí)間比較火一點(diǎn)的，當(dāng)然也不一定恰當(dāng)，還是以三星手機(jī)為例，能量密度非常高，或者向安全方面走。既然會(huì)出安全事故，如果講到起火，可能核心點(diǎn)，一個(gè)是可燃，達(dá)到著火點(diǎn)，包括這里面還有助燃物。我們剛才會(huì)說(shuō)三元的安全問(wèn)題，我們更多的來(lái)講，不管我們是從測(cè)試結(jié)果來(lái)講還是本身的分析來(lái)講，因?yàn)楸旧韽慕Y(jié)構(gòu)來(lái)看不需要外界提供氧氣可以燃燒起來(lái)，磷酸鐵鋰是不會(huì)的，從這個(gè)安全本身上是無(wú)法解決的。
前面我們對(duì)安全、對(duì)整個(gè)行業(yè)有簡(jiǎn)單的判斷，后面對(duì)國(guó)軒有什么影響。國(guó)軒，第一，我們是專注于新能源汽車動(dòng)力電池。我們是06年成立國(guó)軒高科，2016年成功登錄A股市場(chǎng)，這是我們目前來(lái)說(shuō)用10年時(shí)間，我們從普通的一個(gè)本土的企業(yè)逐步走向區(qū)域性或者國(guó)際性的企業(yè)。中間經(jīng)歷幾年，08年、09年的時(shí)候，國(guó)內(nèi)的“十城千輛”剛剛起來(lái)的時(shí)候，2010年的時(shí)候我們首先向合肥推出了585臺(tái)新能源純電動(dòng)轎車和100多臺(tái)的大巴車，這個(gè)其實(shí)是從國(guó)內(nèi)包括全球來(lái)說(shuō)最早做新能源汽車商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，此前在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)之前，沒(méi)有哪一家企業(yè)或者相關(guān)的包括全球的機(jī)構(gòu)大規(guī)模的推廣新能源汽車。同時(shí)我們?cè)谡麄€(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，因?yàn)檫@幾年我們對(duì)行業(yè)的判斷，我們從產(chǎn)業(yè)方面釋放的相對(duì)比較慢，因?yàn)槲覀冏龅脑纾瑫r(shí)2014年以前，從銷售額或者產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，一直處于全國(guó)的前面。
同時(shí)“十三五”高比能電池的項(xiàng)目，國(guó)軒高科也是作為首批承擔(dān)國(guó)家新能源汽車重點(diǎn)試點(diǎn)專項(xiàng)的企業(yè)之一，目前國(guó)軒、CATL、力神，我們承接了這個(gè)科技部的300Wh/kg這個(gè)項(xiàng)目，我們目標(biāo)也是做到高比能、高安全、長(zhǎng)壽命、低成本。
國(guó)軒除了做電芯、做PACK，國(guó)外從材料做起，我們從材料做的工作目前是比較多的。從系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們會(huì)逐步的從單向安全向系統(tǒng)安全轉(zhuǎn)變，同時(shí)我們講從主動(dòng)、被動(dòng)或者本身的安全和設(shè)計(jì)安全，共同促進(jìn)我們整個(gè)安全的事情。從整個(gè)路線來(lái)說(shuō)，我們是鐵鋁和三元并行，很多人問(wèn)國(guó)軒為什么三元做的這么慢，三元我們儲(chǔ)備很多年，只是一直在根據(jù)市場(chǎng)狀況進(jìn)行判斷，覺(jué)得什么時(shí)候向市場(chǎng)推才開(kāi)始推。目前鐵鋁也是從目前的130、140向上走，鐵鋁的空間是非常大的，還是有它可挖掘的空間。同時(shí)，對(duì)它固有的一些特性，三元電池因?yàn)槟芰棵芏雀咭稽c(diǎn)，可以在乘用車、高端市場(chǎng)推廣，能量密度也是逐年提升的。我們的電池型號(hào)目前相對(duì)比較單一，我們就三款方形、一款圓柱。
下面就是針對(duì)具體的安全我們做的一些探索工作。具體安全方面，我們是從材料做起，其實(shí)我們更多的是關(guān)注從材料本身的安全再向材料的匹配、電芯的設(shè)計(jì)、制造，然后到整個(gè)的服務(wù)，以及整個(gè)監(jiān)控體系，這塊是比較完整的體系，這塊也是相對(duì)來(lái)說(shuō)如何保證我們的產(chǎn)品在市場(chǎng)上是安全的。
從材料本身來(lái)說(shuō)，我們目前用NCA這套設(shè)備，基于我們的市場(chǎng)對(duì)材料進(jìn)行了比較。本身安全必須材料是安全的，如果材料和電解液等等這些副反應(yīng)比較高，本身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，你想做安全也難。對(duì)于這塊我們逐步在加強(qiáng)高比能三元的產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)也會(huì)對(duì)這些材料進(jìn)行改進(jìn)和提升。
第二塊，材料匹配，材料匹配為什么放在這一頁(yè)？目前從行業(yè)來(lái)說(shuō)，電解液不成熟的前提下，我們用普通的電解液，到圓柱、軟包、方形都嘗試了我們?nèi)绾巫霾牧掀ヅ洌覀冇眠@樣一個(gè)高鎳的5V的鎳錳酸鋰做匹配，壽命可以說(shuō)1C，2000次可以做到95%的能量保持率，從這幾個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)講，我們目前逐步在摸索材料和電解液包括正、負(fù)極之間如何匹配，這些工作目前也是在進(jìn)行中。當(dāng)然這里面我想，更多的還是在材料的匹配，從這個(gè)角度如何改善我們電池的壽命和相關(guān)的安全。
第三塊，設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)我們也做了很多，這是測(cè)試，從內(nèi)部保證安全。后面優(yōu)化設(shè)計(jì)，早期可能拍腦袋，正極、負(fù)極到底是什么，現(xiàn)在我們更多的是從數(shù)據(jù)說(shuō)話，同時(shí)對(duì)制造，我們后期逐步也在優(yōu)化，從自動(dòng)化設(shè)備，包括整個(gè)體系，能做出來(lái)的就是合格的，當(dāng)然做出來(lái)就是合格其實(shí)很難，更多的是希望朝這個(gè)方向走。第三塊，系統(tǒng)，其實(shí)目前也在摸索，并且進(jìn)一步的在向前推。對(duì)MES，我想整個(gè)監(jiān)控必須做到比較完備的，不至于在這塊出問(wèn)題。
安全防護(hù)，做防火的或者防爆的，這個(gè)我想行業(yè)里面大家都在用的。我們這里面也放了一個(gè)圖，放了一只30安時(shí)的電芯在箱子里，下面的時(shí)間來(lái)講，其實(shí)這個(gè)箱子里面只放了一只電芯，從左下角這個(gè)電池放到這個(gè)里面，引爆，這個(gè)火是非常大的。但是我們想了一下，用我們這套滅火系統(tǒng)，能夠在3秒鐘立馬把這個(gè)火滅了。同時(shí)再往下3秒，只有一點(diǎn)煙、明火一點(diǎn)沒(méi)有。所以10分鐘開(kāi)箱的時(shí)候，里面炸的不像樣了，但是我們這套滅火系統(tǒng)是安全的。
遠(yuǎn)程監(jiān)控方面，我們也是逐步在做我們的遠(yuǎn)程監(jiān)控體系，因?yàn)閯倓傊袊?guó)汽車技術(shù)研究中心也提了，梯次利用必須要知道整個(gè)電芯的運(yùn)營(yíng)情況是什么樣，我們這里面更多的是對(duì)于電芯的運(yùn)營(yíng)規(guī)律、數(shù)據(jù)的分析，同時(shí)對(duì)于安全實(shí)現(xiàn)預(yù)警，這塊的這種數(shù)據(jù)其實(shí)更多的能夠用在我們將來(lái)梯次利用作為一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，能夠搞清楚電芯在生命周期是如何用的，對(duì)將來(lái)梯次利用也是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)。
這個(gè)也引用了一個(gè)數(shù)據(jù)，為什么把引用的圖放在這里。這個(gè)圖不止是國(guó)外這邊，更多的關(guān)注也是安全的。我放在恒心這個(gè)地方，其他的數(shù)據(jù)不管是成本的數(shù)據(jù)還是能量密度的提升或者相關(guān)的變化，我有一個(gè)點(diǎn)，更多的是講安全，也就是說(shuō)從行業(yè)發(fā)展來(lái)講，我不管怎么變化，不管怎么動(dòng)，能量密度再怎么提升，是安全可靠的，這個(gè)是保證一切或者是比較和諧發(fā)展的基礎(chǔ)。
最后我提一下，從國(guó)軒來(lái)講目前我們也是在積極構(gòu)建行業(yè)生態(tài)圈，從研發(fā)層面和整個(gè)產(chǎn)業(yè)這塊也是逐步發(fā)展，更多是以合作或者合作模式向前推，目前在高校方面，更多的希望做工程研發(fā)包括共享研發(fā)成果這塊的資源。在產(chǎn)業(yè)界，我們更多的希望在產(chǎn)業(yè)的合作和資本的合作，共同推進(jìn)這個(gè)產(chǎn)業(yè)共同的發(fā)展。這里面我們也是非常期待或者非常歡迎，如果比較感興趣的專家或者行業(yè)里面的老師，能夠加盟或者支持國(guó)軒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能夠與行業(yè)共同進(jìn)步、共同發(fā)展。
我的報(bào)告就是這些。謝謝！
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