塔菲尔新能源龙绘锦：高安全高能量密度方型电池设计

戳此进入峰会官方专题，了解更多会议信息：“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)

2018年11月8日，以“新时代·破而立：前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在北京兴基伯尔曼饭店开幕。塔菲尔新能源科技集团董事长兼总裁龙绘锦在峰会上发主题表演讲，以下为主题演讲内容。

塔菲尔新能源科技集团董事长兼总裁龙绘锦：

尊敬的郑院士、杨院士、吴院士，各位业内同仁，大家上午好！

非常荣幸受到主办方的邀请来给大家介绍塔菲尔公司的方向。

我的分享主要从三方面：第一电池安全失效过程的分析，大家对机理的了解，怎么失控的大家还是有比较深刻的认识，材料安全方面有哪些策略？通过这些策略再更新的安全设计和表现。

电动汽车的安全涉及不同的层级，从材料到电芯到电池系统、动力子系统、电动汽车，要呈现给消费者就是电动汽车的安全，大家经常跳过中间的设计，有的说材料不安全，有的说电芯不安全，我们要共同从系统层面上解决整个电动汽车安全问题。每个环节我们解决安全性问题的时候都要考虑到其他环节最坏的情况，只有这样，电芯、材料才能做到最安全。

电池失效的分析，安全系统氧化分三个阶段，第一演化，安全性老化、氧化和由突发事件变化引起的突变。接下来有触发，从正常的工作到触发，有一个转折点，可能到50步，60步，这跟电池的设计有关系。接下来是扩展，触发之后，接下来的发展过程是不可控，我们就要通过整个系统的设计，车的设计来做一些系统上的保护措施，看怎么保证整个系统人员的安全和财产的安全。

刚才讲安全性演化和突变的时间尺度，安全性的演化以年为单位，正常的电池，安全一般分两种，滥用的安全，使用的安全。我们对滥用的安全关注过多，我们应该更多关注使用的安全，正常使用过程中，按道理说电池越用越安全，越用内阻越高，短路的情况会慢慢的弱化。我们找了很多电池来测试，电池在使用过程中是安全的，但是如果有一个触点，用了几年本来没有暴露的安全问题，在使用当中暴露出来就变成了一个触发的点，这个真正在使用过程中设计不合理，期间的老化考虑不够，导致安全的演化。然后是安全性的突变，外部的事故，滥用的情况，有时候发生撞击或水淹，就会有安全性的突破，真正的失控，所有的问题是热失控问题，触发有机械、电、热触发三种，这是整个电池从20度一直加热，一直到800度，看电池发生了哪些过程？50到60度电池会真正出现热失控，SES膜就开始分解到阳极会产生一些氧气出来，到真正电池热失控，每一个阶段我们都做过研究，到什么温度下会有什么样的情况出现，有的电池越到后面反应是越快的，到了80度多以后，很多电池失控，根本没有办法控制。

这是热失控之后的表现，在欧洲、中国的标准每一个反应的状态，有的冒烟、燃烧、爆炸，有一些分类，不同阶段电池的反应。热失控也是设计的时候经常要考虑的，单体电池和单体电池从一个电池传导到另一个电池的控制，不传导甚至传导更慢，我们都有一些研究。这是热失控防范措施，设计的时候要考虑进来。

材料安全方面，陶瓷处理的隔离膜，对磷酸铁锂影响不大，主要是做高密度的三元电池的时候，磷酸铁锂的电池隔离膜进行收缩，产生的短路风险比较小，只有在高能量密度的三元电池热失控隔离膜发生了收缩短路的风险很大。我们研究了很多材料的处理，包括涂层的方向，每个方向进行研究，通过什么样的涂层来处理对隔离膜的支撑会更好。

这是表面涂的高分子层，因为所有的触发，不安全因素都是热，我们可以把热作为一个钥匙，达到热反应的时候，高分子层会进行热熔，隔离膜的孔会闭上，就会短路，阻止燃烧的发生。

这是电解液中加入氧化还原，通过添加剂，甚至添加高分子，通过泵让电池危险性降到最低，这是负极表面材料的处理，SEI膜稳定温度对我们影响很大，通过调节电解液当中的添加剂对表面进行控制，形成稳定的SEI膜。这是钴的表面进行硅基材料的包覆，50度还是比较稳定的，这是正极材料的进行磷酸铁锂的包覆。可以看到温升比更高温降低25度，达到最高温度的时间也延迟了5—10分钟。这是表面聚合物的包覆，通过表面聚合物的包覆，达到一定温度之后，表面材料的热融可以对正极材料进行很好的保护。

这是我们在工艺上做的研发，焊接上正极、负极的处理，壳体结构的设计。电芯看就是一个大的电芯，里面的安全设计超过200项，过充、外短路、内短路、挤压、加热等安全设计，这也是经过了很多年无数次的实验，对我们的设计进行了很多的改进。包括我们在工艺上，整条产线的工艺跟安全性相关，安全性、一致性、可靠性跟工艺是严重相关的。大家都在关注车的续航里程有多远，忽略了工艺，特别是工艺和设备的结合对安全性的影响，大家有严重的忽略。我们做国外车厂项目的时候要经过大量的验证，发现国内的电池厂跟国外很大的区别就是在工艺和设备的结合方面，对一致性、可靠性保障上，是我们国内最缺的。所以我们在设备和工艺结合上有很好的监控措施，防止析锂风险和内短路的风险。

这是现在做到220瓦时/公斤的表现，基本上没有着火和爆炸的现象。这是过充温升的变化，安全措施处理的还不错。这是挤压的表现，这是热箱，做到130度基本上电池只是鼓胀不会有冒烟和失效的风险。这是短路的测试，要把续航里程和能量密度提升很简单，要把安全做好，还有寿命，电池其他性能就要妥协，但是安全性是不能妥协的，其他的性能都可以向安全性妥协，能量密度可以做到很高，有500Wh/kg、600Wh/kg，真正的续航里程只是我们的一个参数而已，而且这个参数最好是让消费者去选择。我们真正把电池的性能各方面包括功率、寿命做好。