江淮汽車(chē)秦李偉：4680更符合“車(chē)規級電池”要求
圖為江淮汽車(chē)新能源汽車(chē)研究院電池系統部技術(shù)副總監秦李偉發(fā)表主題演講
日前，“第二屆新能源汽車(chē)及動(dòng)力電池（CIBF2021深圳）國際交流會(huì )”在深圳舉行，在“全周期打造‘更安全’的軟包電池”專(zhuān)場(chǎng)論壇上，江淮汽車(chē)新能源汽車(chē)研究院電池系統部技術(shù)副總監秦李偉發(fā)表了題為“蜂窩電池：熱失控被動(dòng)安全解決方案”的主題演講。
據秦李偉介紹，目前江淮汽車(chē)動(dòng)力電池主要以圓柱電池為主，主要圍繞圓柱電池在安全、性能等方面進(jìn)行系統設計和開(kāi)發(fā)。
秦李偉表示，近10年來(lái)，我國新能源電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規?？焖僭鲩L(cháng)，長(cháng)里程高性能電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越多。電池類(lèi)型普遍采用的是高能量密度的大容量三元電池。值得注意的是，動(dòng)力電池能量密度大幅提升，帶來(lái)的電池熱失控安全風(fēng)險陡增。秦李偉引用數據顯示，行業(yè)內新能源電動(dòng)汽車(chē)失火事件呈現歷年增長(cháng)趨勢，據不完全統計，從2020年至今市場(chǎng)上已發(fā)生幾百起電動(dòng)汽車(chē)失火事故。
據秦李偉介紹，從失火電動(dòng)汽車(chē)電池形狀來(lái)看，主要是采用高能量密度的方形和軟包電池，“因生產(chǎn)一致性（欠佳）等因素必然存在某些電芯會(huì )（存在一定的）爆炸概率，且爆炸能量巨大?！?/p>
秦李偉同時(shí)指出，磷酸鐵鋰電池相比三元電池天生安全，但因機械濫用、高壓防護失效或電池包密封失效等導致的安全隱患未被引起足夠重視。
從整車(chē)安全角度，秦李偉建議，動(dòng)力電池安全難題需要以車(chē)規級為標準系統解決，具體而言主要有兩個(gè)方面：1、主動(dòng)安全方面，不過(guò)他指出目前如何做到杜絕電芯起火爆炸，在全球范圍內暫時(shí)還無(wú)法實(shí)現；2、被動(dòng)安全方面，“機械-電控-熱管理”相耦合的系統解決，允許單個(gè)電芯爆炸，電池包不會(huì )發(fā)生熱失控，整車(chē)不失火。
據了解，過(guò)去10多年，江淮汽車(chē)一直選擇并堅持高能量密度小容量圓柱電池技術(shù)路線(xiàn)。其中，2010-2014年是機理探索階段，2015-2017年是迭代開(kāi)發(fā)階段，2018-2019年是技術(shù)固化階段，基于圓柱21700三元電池，開(kāi)發(fā)應用灌封膠，2020年突破能量密度達240Wh/kg的三元熱失控安全，實(shí)現蜂窩電池技術(shù)固化。
秦李偉介紹稱(chēng)，為實(shí)現車(chē)規級安全標準，江淮汽車(chē)研發(fā)設計了蜂窩電池五層次技術(shù)方案：
第一層，電芯定向爆炸。江淮汽車(chē)聯(lián)合電芯供應商，優(yōu)化設計電芯殼體厚度、正極蓋帽小孔板和密封圈結構、負極刻痕結構與爆炸閥值，隔膜增加陶瓷涂覆，確保電芯定向爆炸，杜絕側面爆炸和殼體局部熔洞。
第二層，模組內電隔離與熱隔絕。模組結構呈蜂窩狀，單元化管理電芯，類(lèi)似新冠病毒隔離措施，單個(gè)電芯爆炸后能量釋放受控，模組無(wú)外短路、不爆炸、不起火。
第三層，簡(jiǎn)易電池包相鄰模組間安全隔離。模組間防護和電池包排氣路徑設計結合。
第四層，電池包機械結構可靠。江淮汽車(chē)發(fā)明了一種輕質(zhì)高強阻燃塑料上殼體，以塑代鋼。開(kāi)發(fā)了高強度電池下殼體確保整車(chē)碰撞時(shí)電池包主體結構不變形。電池包防撞梁、防護板及底板抗石擊涂層，避免電池包因底部穿刺造成模組結構失效。
第五層，整車(chē)，“機-電-熱”耦合，電控系統實(shí)時(shí)檢測電池包安全狀態(tài)，電芯一旦爆炸，立即開(kāi)啟智能溫控中心，迅速降低電池包溫度，同時(shí)向遠程監控系統上報電池故障。
此外，江淮汽車(chē)根據電池特性行為規律，階段性劃分電池的熱失控孕育過(guò)程，創(chuàng )新提出電池熱失控四階段特征溫度點(diǎn)：自生熱的起始溫度T1、熱失控的觸發(fā)溫度T2、熱失控的最高溫度T3及平衡溫度T4。
在故障診斷提示方面，據秦李偉介紹，江淮汽車(chē)還開(kāi)發(fā)了實(shí)時(shí)監控電池安全的故障診斷技術(shù)，不管整車(chē)是在運行、充電或靜置狀態(tài)，只要有一顆電芯發(fā)生爆炸，車(chē)輛就會(huì )啟動(dòng)熱管理系統，提醒客戶(hù)進(jìn)行維修，以避免進(jìn)一步的隱患發(fā)生。
據悉，江淮汽車(chē)蜂窩電池熱失控被動(dòng)安全解決方案已經(jīng)得到了充分的驗證，“開(kāi)展電芯、模組、簡(jiǎn)易電池包、電池包及整車(chē)五類(lèi)、近萬(wàn)次爆炸試驗，實(shí)現一顆電芯爆炸，電池包不起火?！睋乩顐ソ榻B，截至2021年2月，江淮汽車(chē)2萬(wàn)輛車(chē)近四年使用，累計監控識別7例電芯爆炸故障車(chē)輛，均未起火，進(jìn)一步證明了蜂窩電池的可靠性。
秦李偉表示，高安全是江淮汽車(chē)開(kāi)展高性能長(cháng)里程電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)的前提。蜂窩電池技術(shù)從汽車(chē)高安全性、高可靠性、維修性、測試性、保障性、環(huán)境適應性、耐久性和低成本等八個(gè)維度，創(chuàng )新實(shí)踐了可規模產(chǎn)業(yè)化的車(chē)規級安全動(dòng)力電池，讓高性能長(cháng)續航電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化成為可能。
在整車(chē)動(dòng)力電池體系和系統迭代開(kāi)發(fā)上，據秦李偉透露，江淮汽車(chē)將堅持圓柱電池技術(shù)路線(xiàn)，迭代開(kāi)發(fā)車(chē)規級4680電池。秦李偉分析指出，高鎳圓柱21700電池及刀片電池功率性能差，高鎳方形軟包電池安全性存在風(fēng)險，磷酸鐵鋰電池能量密度低，而全極耳高鎳圓柱4680電池可以兼顧能量密度、安全性及功率性能，符合車(chē)規級動(dòng)力電池的要求。
同時(shí)，秦李偉還透露，目前江淮汽車(chē)正在進(jìn)行基于46系列的全新平臺規劃。未來(lái)將開(kāi)發(fā)4680/46105系列電芯，并實(shí)現整包CTP。從而實(shí)現A0新平臺200-600km車(chē)型全覆蓋，A級車(chē)新平臺400-800km全覆蓋。同時(shí)，在300-400km及以下車(chē)型可采用磷酸鐵鋰電芯，400km以上車(chē)型采用三元4680電芯，“我們也對比蜂窩電池、刀片電池和CTP的電池系統，基于不規則電池包空間使用LFP電芯，蜂窩電池技術(shù)通用性、熱管理性能等優(yōu)勢突出；使用三元電芯，蜂窩電池技術(shù)安全、通用性、成組效率、熱管理性能等優(yōu)勢突出。這些就是江淮蜂窩電池的總體設計理念?！?/p>
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