钜大LARGE | 点击量：1721次 | 2019年04月14日
动力电池的安全防护技术研究
为了帮助企业客观分析动力电池行业运行情况，正确把握行业发展趋势，加大动力及储能电池的开发应用，由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办，双登集团股份有限公司、壹能（北京）网络科技有限公司共同承办的“第五届中国电池市场年会第一届动力电池应用国际峰会、中国电池行业智能制造研讨在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。
在本次会议上，工程研究院常务副院长杨续来做了题为《动力电池的安全防护技术研究》的专题报告，以下是根据速记整理的内容，未经本人审核，仅供参考。
杨续来：感谢张总，感谢中国化学与物理电源行业协会的邀请。本来说下午做梯次利用这块，后来想了一下梯次利用我们也在做，包括刚才中国汽车技术研究中心的标准我们也是参与的制定方。因为回收技术这块，此前百人会在青海的时候讲过一次，所以我想换一个话题讲安全。因为安全我觉得基本在行业上来讲是永恒的话题，加上此前也提到了行业各种电池安全都备受关注。我现在讲一下国轩从安全方面的想法和我们自己的探索，不一定成熟，仅供大家一起分享。
今天我的报告分了三块：
第一，从产业背景简单提一下。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
第二，包括国轩眼中自己的眼中或者行业对国轩的印象。
第三，产业探索。
简单的写了一下，从新能源汽车来说，目前已经是我们国家工业跨越式发展的关键，“十二五”，刚刚过的这一年，37.9万辆已经达到了预定的目标，“十三五”也提出了这样的规模，国家这样提出来肯定有它的道理，继续完成“十三五”规划肯定不是问题。另外，政策层面、市场层面来说，从200公里到600公里，可以乘坐高铁，就像我从合肥过来每次4个半小时，比坐飞机方便多了，600公里以上飞机方便，200公里以下，基本上这个里程留给了新能源汽车市场，政策加市场的双轮驱动肯定能完成“十三五”的新能源汽车规划。
动力电池作为新能源汽车的核心零部件，我们这里也简单列了一下。目前从续驶里程，一定程度上制约了新能源汽车的发展。整个发展趋势来讲，动力电池肯定是在高比能、高安全的基础上向长寿命加上低成本发展。美国提出了“电池500”项目，目标2025年做到500Wh/kg。整体来说，成本也是逐年下降的。这个图是从国际能源署，他们把从2008年至2020年整个发展趋势做了分析，从这个层面来讲，整个成本是逐年下降的，更验证了成本是下降的，能量密度也是逐年提升，尤其看点状图，当然这里面也列了几个，特斯拉电池成本目标，还有通用电池的成本目标能量密度，也就是说，高比能、高安全、长寿命、低成本，这是整个电池的发展趋势。
始终在提高安全，到处都在提，高安全我们想，其实安全和能量密度是相悖的，要它高安全，又要高能量密度，这个很难做到的。就像装1Wh，这是简单的换算关系。换算完了，只要有能量肯定就是不安全的，能量装的越多就越不安全，这是肯定的，当然这里边牵扯的比较多的，行业里面，例如磷酸铁锂电池工作就像煤球的燃烧方式，不会出太大问题，而三元，从中国汽车技术研究中心研究结果来看，速度是非常快的，像汽油一样快速燃烧，后面也会有我们自己的一些测试数据。
我们也看一下像这样一个安全问题，近段时间比较火的，当然也不一定恰当，还是以三星手机为例，能量密度非常高，或者向安全方面走。既然会出安全事故，如果讲到起火，可能核心点，一个是可燃，达到着火点，包括这里面还有助燃物。我们刚才会说三元的安全问题，我们更多的来讲，不管我们是从测试结果来讲还是本身的分析来讲，因为本身从结构来看不需要外界提供氧气可以燃烧起来，磷酸铁锂是不会的，从这个安全本身上是无法解决的。
前面我们对安全、对整个行业有简单的判断，后面讲安全对国轩有什么影响。国轩，第一，我们是专注于新能源汽车动力电池。我们是06年成立国轩高科，2016年成功登录A股市场，这是我们目前来说用10年时间，我们从普通的一个本土的企业逐步走向区域性或者国际性的企业。中间经历几年，08年、09年的时候，国内的“十城千辆”刚刚起来的时候，2010年的时候我们首先向合肥推出了585台新能源纯电动轿车和100多台的大巴车，这个其实是从国内包括全球来说最早做新能源汽车商业化运营的企业，此前在这个时间点之前，没有哪一家企业或者相关的包括全球的机构大规模的推广新能源汽车。同时我们在整个行业来说，因为这几年我们对行业的判断，我们从产业方面释放的相对比较慢，因为我们做的早，在2014年以前，从销售额或者产量来说，一直处于全国的前面。
同时在“十三五”高比能电池的项目中，国轩高科也是作为首批承担国家新能源汽车重点试点专项的企业之一，目前国轩、CATL、力神，我们承接了这个科技部的300Wh/kg这个项目，我们目标也是做到高比能、高安全、长寿命、低成本。
国轩除了做电芯、做PACK，国外从材料做起，我们从材料做的工作目前是比较多的。从系统来说，我们会逐步的从单向安全向系统安全转变，同时我们讲从主动、被动或者本身的安全和设计安全，共同促进安全发展。从整个路线来说，我们是铁铝和三元并行，很多人问国轩为什么三元做的这么慢，三元我们储备很多年，只是一直在根据市场状况进行判断，觉得什么时候向市场推才开始推。目前铁铝也是从目前的130、140向上走，铁铝的空间是非常大的，还是有它可挖掘的空间。同时，对它固有的一些特性，三元电池因为能量密度高一点，可以在乘用车、高端市场推广，能量密度也是逐年提升的。我们的电池型号目前相对比较单一，我们就三款方形、一款圆柱。
下面就是针对具体的安全我们做的一些探索工作。具体安全方面，我们是从材料做起，其实我们更多的是关注从材料本身的安全再向材料的匹配、电芯的设计、制造，然后到整个的服务，以及整个监控体系，这块是比较完整的体系，这块也是相对来说如何保证我们的产品在市场上是安全的。
从材料本身来说，我们目前用NCA这套设备，基于我们的市场对材料进行了比较。本身安全必须材料是安全的，如果材料和电解液等等这些副反应比较高，本身结构不稳定，你想做安全也难。对于这块我们逐步在加强高比能三元的产业化，同时也会对这些材料进行改进和提升。
第二块，材料匹配。材料匹配为什么放在这一页？目前从行业来说，电解液不成熟的前提下，我们用普通的电解液，到圆柱、软包、方形都尝试了我们如何做材料匹配，我们用这样一个高镍的5V的镍锰酸锂做匹配，寿命可以说1C，2000次可以做到95%的能量保持率，从这几个数据来讲，我们目前逐步在摸索材料和电解液包括正、负极之间如何匹配，这些工作目前也是在进行中。当然这里面我想，更多的还是在材料的匹配，从这个角度如何改善我们电池的寿命和相关的安全。
第三块，设计。设计我们也做了很多，这是测试，从内部保证安全。后面优化设计，早期可能拍脑袋，正极、负极到底是什么，现在我们更多的是从数据说话，同时对制造，我们后期逐步也在优化，从自动化设备，包括整个体系，能做出来的就是合格的，当然做出来就是合格其实很难，更多的是希望朝这个方向走。
第四块，系统。其实目前也在摸索，并且进一步的在向前推。对MES，我想整个监控必须做到比较完备的，不至于在这块出问题。
安全防护，做防火的或者防爆的，这个我想行业里面大家都在用的。我们这里面也放了一个图，放了一只30安时的电芯在箱子里，下面的时间来讲，其实这个箱子里面只放了一只电芯，从左下角这个电池放到这个里面，引爆，这个火是非常大的。但是我们想了一下，用我们这套灭火系统，能够在3秒钟立马把这个火灭了。同时再往下3秒，只有一点烟、明火一点没有。所以10分钟开箱的时候，里面炸的不像样了，但是我们这套灭火系统是安全的。
远程监控方面，我们也是逐步在做我们的远程监控体系。因为刚刚中国汽车技术研究中心也提了，梯次利用必须要知道整个电芯的运营情况是什么样，我们这里面更多的是对于电芯的运营规律、数据的分析，同时对于安全实现预警，这块的这种数据其实更多的能够用在我们将来梯次利用作为一个系统数据，能够搞清楚电芯在生命周期是如何用的，对将来梯次利用也是一个重要的数据。
这个也引用了一个数据，为什么把引用的图放在这里。这个图不止是国外这边，更多的关注也是安全的。我放在恒心这个地方，其他的数据不管是成本的数据还是能量密度的提升或者相关的变化，我有一个点，更多的是讲安全，也就是说从行业发展来讲，我不管怎么变化，不管怎么动，能量密度再怎么提升，是安全可靠的，这个是保证一切或者是比较和谐发展的基础。
最后我提一下，从国轩来讲目前我们也是在积极构建行业生态圈，从研发层面和整个产业这块也是逐步发展，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发包括共享研发成果这块的资源。在产业界，我们更多的希望在产业的合作和资本的合作，共同推进这个产业共同的发展。这里面我们也是非常期待或者非常欢迎，如果比较感兴趣的专家或者行业里面的老师，能够加盟或者支持国轩产业的发展，能够与行业共同进步、共同发展。
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