鉅大LARGE | 點擊量：2375次 | 2021年05月21日
談?wù)剟恿﹄姵氐陌l(fā)展趨勢
據(jù)了解，18650是鋰離子電池的鼻祖日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號，其中18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示為圓柱形電池。
我們熟知的特斯拉ModelS所采用的就是18650圓柱形電池，雖然其在純電動汽車領(lǐng)域很牛，但是其電池的安全性卻是目前純電動汽車所使用電池種類中最危險的，也是耐久性最低的。其的循環(huán)次數(shù)只有700次左右，而國內(nèi)軟包和硬殼方形鋰離子電池達(dá)2000次之久。
不僅循環(huán)次數(shù)低，電池的放電功率也存在問題。特斯拉ModelS是一款主打性能的產(chǎn)品，對電池的放電功率要求較高。特斯拉ModelS的前電動機(jī)功率為193千瓦，例如其搭載的動力鋰電池容量為10度，假如要想讓這臺電動機(jī)發(fā)揮出色的性能，那么其電池的放電功率將達(dá)到19.3C，這是一個非?？膳碌臄?shù)字。為了減小放電倍率，特斯拉通過新增電池容量來解決這一安全問題一。當(dāng)電池電量達(dá)到100度時，放電倍率減小到了1.9C，這也是為何更高性能的特斯拉所搭載的動力鋰電池容量更高，是一種或不得已而為之的做法。
還有一個缺點是18650圓柱形電池從單體到電池系統(tǒng)過程中衰減的問題。我們國內(nèi)常見的特斯拉ModelS其電池單體到電池系統(tǒng)的衰減達(dá)57%。正是由于他的種種缺點，國內(nèi)主流純電動汽車都沒有選用18650電池。
特斯拉雖采用最新21700電池其單體能量密度為280Wh/kg，然而系統(tǒng)能量密度只有150Wh/kg，這一衰減也達(dá)到了53.5%之多。然而軟包和硬殼方形鋰離子電池在這一過程中就有著巨大的優(yōu)勢，國內(nèi)PACK做的較好的公司能夠?qū)⑺p控制到20%以內(nèi)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
除了受結(jié)構(gòu)限特種致的問題以外，其安全性相比于軟包和硬殼方形鋰離子電池也更差。最近，因為電動汽車安全問題引發(fā)的事故層出不窮，其中大部分都是18650的事情。因此動力鋰電池未來的發(fā)展趨勢會向方形硬殼和方形軟包100Ah以上大容量電池發(fā)展。
動力鋰電池安全性
王子冬講到：這是一個敏感的話題，又是一個不能回避的話題。應(yīng)該說我國動力鋰電池行業(yè)經(jīng)過十年的積累，已經(jīng)有了非常大的提升，特別是對動力鋰電池的理解和認(rèn)識方面，應(yīng)對當(dāng)下純電動汽車的使用是能夠勝任的。
十年的積累和探索，現(xiàn)在的新能源汽車應(yīng)該滿足目前的推廣的要求，但問題也開始顯現(xiàn)出來，那就是技術(shù)這些年沒有明顯的進(jìn)步。實際上，這些問題大家應(yīng)該理解，一個是技術(shù)的進(jìn)步不會像電子產(chǎn)品，6個月迭代，兩年就完全顛覆了，汽車行業(yè)沒有這么快的更新速度?，F(xiàn)在的動力鋰電池在材料上假如沒有明顯的技術(shù)突破前，比能量發(fā)展到一定水平后就很難再有進(jìn)一步的突破，與此同時，在安全性方面的負(fù)面影響會越來越大。
因為我們在追求能量密度的同時，發(fā)現(xiàn)了一個怪圈。那就是能量密度越高，安全性越差。有人說能不能再保障能量密度高的情況下做好安全性呢？其實這是一個矛盾體，在這個矛盾體中我們只能盡量的追求一種平衡。
很多人曾問，為何燃油車著火沒有人關(guān)注，而電動汽車著火卻被如此重視呢？這是因為目前我們還不能夠掌握動力鋰電池著火的規(guī)律，現(xiàn)在全世界沒有人能夠找出來某一次著火事故的真正原因因此，在我們沒有掌握鋰離子電池著火規(guī)律之前，把控能量密度與安全性之間和長壽命之間的平衡關(guān)系是我們不能忽視的問題，不能一味的追求某一個目標(biāo)。
前途K50的動力鋰電池就是找到了這個平衡點。并沒有一味的追求更高的能量密度。而是選擇在能量密度、安全性、高效及耐用性之間尋找最佳平衡。確保了動力鋰電池組的電高安全、長壽命、高性能、輕量化、低能耗。
我們都了解前途K50是一臺跑車，重視的是性能，但是其并沒有將安全性和長壽命拋棄在腦后。
車輛在研發(fā)階段進(jìn)行了超大電流放電性能測試：模擬車輛BOOST模式下放電性能測試，車輛BOOST模式為5C放電，試驗室采用5.5C放電工況，結(jié)果表明5.5C放電經(jīng)過20000次循環(huán)后沒有導(dǎo)致電池壽命衰減；5.5C放電經(jīng)過30000次循環(huán)后會導(dǎo)致電池壽命衰減，在5.5C放電的情況下，可以支持駕駛員10年的使用（按每天10次，每年開車300天計算），5C可放電可以大大延長電池的壽命。
由此我們就可以看出，為了保障電池壽命，K50并沒有采用更為極端的5.5C放電，而是在保證動力鋰電池長壽命的前下，做出最強(qiáng)性能。
現(xiàn)在很多公司在追求更高的單體和系統(tǒng)能量密度，為了保障更多的能量供給，正負(fù)極的電解液都不能少，只能去壓榨膈膜厚度。以前的鋰離子電池隔膜厚度有40微米，現(xiàn)在僅有12微米左右，這層薄膜一旦破損，后果很嚴(yán)重。2016年三星Note7電池火災(zāi)就是由于隔膜太薄導(dǎo)致的。
目前三元鋰離子電池理論的能量密度的極限在350Wh/kg-400Wh/kg左右，這里還有很多工程問題要解決。因此假如沒有在新材料上的突破，電池比能量可能在300Wh/kg-400Wh/kg之間徘徊。只有在實現(xiàn)工程技術(shù)突破的前提下，才有可能實現(xiàn)將單體電芯能量密度提高到500Wh/kg，才有可能將電池組能量密度提升至260Wh/kg以上。
然而各種材料的開發(fā)和運用都要在1-2年，甚至更長。目前國家一年調(diào)整一次系統(tǒng)比能量密度的做法與動力鋰電池系統(tǒng)開發(fā)周期不協(xié)調(diào)，帶來的結(jié)果就是無法充分驗證，導(dǎo)致了著火事故的頻發(fā)。
EV世紀(jì)也采訪了王子冬先生關(guān)于目前很多車企采用NCM811電池的看法。王子冬先生表示：在對電池系統(tǒng)驗證不充分，以及在熱管理系統(tǒng)技術(shù)不到位的情況下，這些車型就是自己之前所提到的行走中的按時炸彈，希望車企能夠重視。
動力鋰電池安全性問題
1、電芯制造過程中。在制造過程中對安全的要求非常高，做鋰離子電池的廠沒有沒出過事故的，這里面包括LG、三星都出過事。
2、電池組集成過程中。電池單體在外面，組裝成電池包時出的問題。
3、儲存過程。電池生產(chǎn)出來為何要儲存，而不能直接給用戶使用。因為鋰離子電池的制造工藝要求太苛刻了，目前國內(nèi)的水平，包括國際上的水平，這些大牌的公司都很難控制得萬無一失。只有在擱置的過程中才會讓不好的顯現(xiàn)出來。好的公司10-15天，在這期間，小瑕疵是電池的電壓衰減快一點，大的就是著火了。
4、運輸過程中。一次事故是運電池的車下長坡，10-20公里，剎車系統(tǒng)溫度過高把電池點著了。
5、使用過程。這個跟充電有直接關(guān)系，市面上所有的充電器原理全錯了，這個原理有點像我今天早晨坐地鐵，是靠后面推的方式逼得推進(jìn)去。1970年發(fā)明的時候，叫搖椅電池，離子在正極和負(fù)極是來回移動?，F(xiàn)在充電過程沒有出現(xiàn)搖的還原法，要采用牽引式充電法，而不應(yīng)該是推的方式充電。鋰在元素周期表非?；钴S，就像在擠地鐵，大家都堵在門口，越擠越多，都堵在門口就形成問題。大家看到網(wǎng)上很多照片，都是充電的時候著火了。
6、回收過程中，問題更大，因為他會對環(huán)境造成污染。在回收的過程中電池中的有機(jī)溶劑很不好控制住，假如意外散發(fā)到環(huán)境中的話，會造成很大的污染。電解液遇到水泥，水泥就會被腐蝕，甚至連玻璃也會被腐蝕。
電解液的泄露還包括電池燃燒，目前我們還沒有辦法處理泄露到環(huán)境中的電解液，最好的辦法就是讓它全燒光。電解液里面含砩，是一種巨毒的化學(xué)物質(zhì)，它經(jīng)過的地方?jīng)]有生命。
7、在電池所需材料提煉過程中，也會對環(huán)境安全出現(xiàn)極大地威脅，這是當(dāng)下需盡快解決的問題。
前途K50安全性優(yōu)勢
眾所周知，電動汽車上的動力鋰電池組是一個非常復(fù)雜的能量系統(tǒng)，涉及面非常廣，除了電池本身有關(guān)化學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備以外，儲能電池系統(tǒng)還涉及電池箱架布置結(jié)構(gòu)、能量管理系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、系統(tǒng)集成匹配、各種傳感器、安全保護(hù)系統(tǒng)、系統(tǒng)一體化設(shè)計、系統(tǒng)可靠性、測試技術(shù)、試驗及家屬、日常維護(hù)調(diào)整、成本、回收等諸多方面，屬于典型的多學(xué)科協(xié)調(diào)特種攻關(guān)項目。
而且在動力鋰電池出生前就要考慮好：電池模塊的可組裝性設(shè)計、電池模塊的可安裝性設(shè)計、電池模塊的可維護(hù)性設(shè)計、電池模塊的可調(diào)整性設(shè)計、電池模塊的回收可方便拆卸設(shè)計。這些設(shè)計非常重要，不要把電池都做出來再去解決這些性能。
在方面前途汽車就做的非常出色，首先其電池系統(tǒng)是由10個標(biāo)準(zhǔn)箱串聯(lián)組成，每個標(biāo)準(zhǔn)箱都是一個單獨的個體。結(jié)構(gòu)和數(shù)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，可根據(jù)客戶要進(jìn)行組配，適用于不同車型。
電芯與電芯之間采用柔性物質(zhì)連接，既可起到壓緊電芯的用途，又可吸收呼吸效應(yīng)出現(xiàn)的變形（約1.8%）。模組用金屬帶組合，具備合適的壓緊力和柔韌度。模組的連接不采用螺栓，以防止螺接失效。
標(biāo)準(zhǔn)箱通過懸置裝置固定，有效吸收路面振動，采用柔韌性金屬帶雙重緊固，有效緩沖碰撞能量。
采用標(biāo)準(zhǔn)箱的另一個好處是，當(dāng)車輛動力鋰電池發(fā)生故障時，只更換發(fā)生問題的標(biāo)準(zhǔn)箱即可。大大減低了成本，同時也更利于后期的回收。其可調(diào)整行、可維護(hù)性、可安裝性能和后期回收做的都非常出色。
在電池系統(tǒng)溫控方面，前途K50采用主動液冷/液熱溫控系統(tǒng)：水路系統(tǒng)采用了并聯(lián)回路設(shè)計，保證了每個標(biāo)準(zhǔn)箱都能夠得到充分的熱交換，最小化電芯之間的溫度差，提升了溫度一致性，環(huán)境溫度0~45℃時系統(tǒng)溫差小于3℃，環(huán)境溫度-30~55℃時系統(tǒng)溫差小于5℃；-30℃環(huán)境下，靜置24h，熱管理開啟20min，百公里加速時間提升50%；45℃環(huán)境下，靜置12h，熱管理開啟20min，百公里加速時間達(dá)到最優(yōu)；水室設(shè)計經(jīng)過CFD優(yōu)化和臺架測試，性能優(yōu)異；根據(jù)電芯不同的溫度狀態(tài)，能夠智能的選擇強(qiáng)力和經(jīng)濟(jì)熱管理模式，優(yōu)化能耗；具備先進(jìn)的充電保溫管理功能，為車輛的運行提前做好準(zhǔn)備。
此前王子冬先生曾考察過前途體系下的華特電動（集電動汽車動力系統(tǒng)及重要零部件研發(fā)生產(chǎn)與銷售于一體的高新技術(shù)公司）之后評價稱前途汽車是現(xiàn)在我國電動汽車行業(yè)中，動力鋰電池設(shè)計最安全的，沒有之一。作為我國北方車輛研究所動力鋰電池實驗室主任、國家863電動汽車重大專項動力鋰電池測試中心主任。能對前途汽車給出這樣的評價，足以證明其在新能源領(lǐng)域領(lǐng)先的地位。我們現(xiàn)在經(jīng)常說的一句話就是不忘初心?；仡^看幾年前我們在動力鋰電池方面的戰(zhàn)略規(guī)劃，當(dāng)時我們的目標(biāo)是在2020年將成本壓縮到1.5元每瓦時，能量密度達(dá)到300瓦時/公斤。現(xiàn)在來看這個目標(biāo)，成本方面我們肯定提前達(dá)到了，但是能量密度方面我們延遲了。
目前，大部分的動力鋰電池產(chǎn)業(yè)都感到非常掙扎或者難熬?，F(xiàn)在業(yè)內(nèi)對動力鋰電池的能量密有一個硬指標(biāo)：沒有達(dá)到140瓦時/公斤的話，車廠大概率不會要你的電池。因為達(dá)到140瓦時/公斤，才可以拿到乘以1.1系數(shù)的補貼。所以大家都把能量密度當(dāng)成一個硬指標(biāo)在追求。也正因此，出的事也特別多。為何？因為單純追求能量密度的話，是一個風(fēng)險非常高的事，這必然犧牲動力鋰電池的安全性、使用壽命（循環(huán)壽命）。
提高動力鋰電池的能量密度，一定要在保證安全、在成本與壽命可接受的前提下，才有意義。單純地追求能量密度，車輛出事故的幾率會非常高這個夏天燒車的事件就證明了這一點！所以我覺得安全方面是不能妥協(xié)的。
作為一家有著三十余年電池制造相關(guān)經(jīng)驗的上市公司，猛獅科技從2015年開始布局高端鋰電，并圍繞動力鋰電池展開了產(chǎn)業(yè)鏈布局。
