中汽中心王芳：從全生命周期角度提升電池安全
中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司首席科學(xué)家王芳發(fā)表主題演講
“我們應(yīng)該關(guān)注動(dòng)力電池在全生命周期內(nèi)的損傷動(dòng)態(tài)累計(jì)過程，以能夠在微量損傷的時(shí)候更早地捕捉到，從而更好地進(jìn)行電池安全管理。”在第七屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)（CBIS2022）上，中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司首席科學(xué)家王芳表示。同時(shí)，通過多層級(jí)多種測(cè)試技術(shù)聯(lián)用，揭示電池安全的邊界，以多元化的途徑去建立電池預(yù)警的手段。
在整個(gè)動(dòng)力電池的使用過程當(dāng)中，我們都希望能夠是健康的而且高效的。王芳指出，即使當(dāng)發(fā)生一些損傷累計(jì)到一定的階段，也希望它是能夠可控的。所以行業(yè)都會(huì)從全生命周期的角度，去不斷地提升電池安全的管理技術(shù)，創(chuàng)新的技術(shù)。
“這幾年，我們?cè)谡{(diào)研和測(cè)試過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上電池在使用過程當(dāng)中，一直到最終的生命周期結(jié)束，它的安全會(huì)跟前期的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和使用，都會(huì)有密切相關(guān)的聯(lián)系，它本身就涉及到全生命周期的過程。”王芳表示。實(shí)際上，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)的很多電池企業(yè)和車企通過在不同階段的一些設(shè)計(jì)和改進(jìn)，去不斷提升整個(gè)電池的安全性，希望電池是不起火、不爆炸，甚至不冒煙。
主要思路是，首先是材料、部件和電芯層級(jí)這樣的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造的過程，會(huì)涉及材料的選擇、工藝的精益求精，以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。再到系統(tǒng)層級(jí)的集成設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新，也包括熱管理技術(shù)不斷地革新，再到整車在實(shí)際使用中的監(jiān)控和預(yù)警技術(shù)不斷地發(fā)展。
“實(shí)際上材料和組件的層級(jí)，大家首先想的是從元素周期表里，希望能有更低產(chǎn)熱、更高比能量的活性物質(zhì)被用到動(dòng)力電池上。然后把材料的性能發(fā)揮到極致，選擇到更穩(wěn)定的電解液，更高強(qiáng)度的集流體和安全性更好的隔膜,構(gòu)成電池本征的高安全材料的組合體。”王芳指出。
在這種情況下，再選擇更可靠的工藝設(shè)計(jì)。“比如說，希望能夠避免電芯的產(chǎn)熱的集中、聚集，以及在使用的過程當(dāng)中，因?yàn)榭斐涞葧?huì)導(dǎo)致的缺陷在某一個(gè)薄弱點(diǎn)高度的集中。”王芳解釋，在這個(gè)基礎(chǔ)上，再不斷地提升系統(tǒng)集成的方案。
到了使用階段，王芳指出，要關(guān)注新能源汽車在實(shí)際使用過程當(dāng)中的高頻、高危的事故形態(tài)。首先，如何能夠設(shè)計(jì)一個(gè)安全合理的快充技術(shù)，能夠滿足消費(fèi)者補(bǔ)能需求，是必須要重視和去不斷提升的技術(shù)方面。第二是托底的防護(hù)。因?yàn)樵谲囕v底部的各種異物的沖擊下，電池的殼體都有可能受到一定的損傷。這個(gè)需要研究改進(jìn)。
第三是自燃。這個(gè)問題涉及兩個(gè)方面，王芳指出，即如何能夠在現(xiàn)有的技術(shù)水平下，一方面提高電池本身的熱安全，另一方面當(dāng)電池本身的熱安全不能夠作為最終屏障的時(shí)候，是否能夠在整車的層級(jí)實(shí)現(xiàn)熱擴(kuò)散的阻斷。
“到了實(shí)際使用的階段，可能最重要的就是到了熱管理的層級(jí)。要想起到很好的熱管理作用，必須是對(duì)每一個(gè)電池量身打造的，必須知道每個(gè)電池的發(fā)熱量、熱的特性，以及發(fā)生失控的點(diǎn)在哪里，也就是說它的邊界點(diǎn)在哪里。”王芳表示，所以我們必須了解和熟悉每一款電芯，才能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)好的熱管理的系統(tǒng)來。
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