動(dòng)力電池的安全防護技術(shù)研究
圖為國軒高科工程研究院常務(wù)副院長(cháng)楊續來(lái)做主題演講
為了幫助企業(yè)客觀(guān)分析2016年動(dòng)力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動(dòng)力及儲能電池的開(kāi)發(fā)應用，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡(luò )科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場(chǎng)年會(huì )暨2016年第一屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì )”于11月14日在北京拉開(kāi)帷幕。本次年會(huì )聚集了來(lái)自政府主管部門(mén)領(lǐng)導、知名科研機構專(zhuān)家、新能源汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機構代表以及媒體記者等500多人參會(huì )。
在本次會(huì )議上，工程研究院常務(wù)副院長(cháng)楊續來(lái)做了題為《動(dòng)力電池的安全防護技術(shù)研究》的專(zhuān)題報告，以下是根據速記整理的內容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
楊續來(lái)：感謝張總，感謝中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )的邀請。本來(lái)說(shuō)下午做梯次利用這塊，后來(lái)想了一下梯次利用我們也在做，包括剛才中國汽車(chē)技術(shù)研究中心的標準我們也是參與的制定方。因為回收技術(shù)這塊，此前百人會(huì )在青海的時(shí)候講過(guò)一次，所以我想換一個(gè)話(huà)題講，安全。因為安全我覺(jué)得基本在行業(yè)上來(lái)講是永恒的話(huà)題，加上此前也提到了行業(yè)各種電池安全都備受關(guān)注。我現在講一下國軒從安全方面的想法和我們自己的探索，不一定成熟，僅供大家一起分享。
今天我的報告分了三塊：
第一，從產(chǎn)業(yè)背景簡(jiǎn)單提一下。
第二，包括國軒眼中自己的眼中或者行業(yè)對國軒的印象。
第三，產(chǎn)業(yè)探索。
簡(jiǎn)單的寫(xiě)了一下，從新能源汽車(chē)來(lái)說(shuō)，目前已經(jīng)是我們國家工業(yè)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵，“十二五”，剛剛過(guò)的這一年，37.9萬(wàn)輛已經(jīng)達到了預定的目標，“十三五”也提出了這樣的規模，國家這樣提出來(lái)肯定有它的道理，繼續完成“十三五”規劃肯定不是問(wèn)題。另外，政策層面、市場(chǎng)層面來(lái)說(shuō)。200公里—600公里，高鐵，就像我從合肥過(guò)來(lái)每次4個(gè)半小時(shí)，比坐飛機方便多了，600公里以上飛機方便，200公里以下，基本上這個(gè)里程留給了新能源啟程的市場(chǎng)，政策+市場(chǎng)雙輪驅動(dòng)肯定能完成“十三五”的新能源汽車(chē)規劃。
動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的核心零部件，我們這里也簡(jiǎn)單列了一下。目前從續駛里程，一定程度上制約了新能源汽車(chē)的發(fā)展。整個(gè)發(fā)展趨勢來(lái)講，肯定是向高比能、高安全的基礎上是長(cháng)壽命加上低成本。美國提出了“電池500”項目，目標2025年做到500Wh/kg。整體來(lái)說(shuō)，成本也是逐年下降的。這個(gè)圖是從國際能源署，他們把從2008年甚至2020年整個(gè)發(fā)展趨勢做了分析，從這個(gè)層面來(lái)講，整個(gè)成本是逐年下降的，更驗證了成本是下降的，能量密度也是逐年提升，尤其看點(diǎn)狀圖，當然這里面也列了幾個(gè)，特斯拉電池成本目標，還有通用電池的成本目標能量密度，下面這句話(huà)就是說(shuō)，高比能、高安全、長(cháng)壽命、低成本，這是整個(gè)電池的發(fā)展趨勢。
始終在提高安全，到處都在提，高安全我們想，其實(shí)安全和能量密度是相悖的，要它高安全，又要高能量密度，這個(gè)很難做到的。就像裝1Wh，這是簡(jiǎn)單的換算關(guān)系。換算完了，只要有能量肯定就是不安全的，能量裝的越多就越不安全，這是肯定的，當然這里邊牽扯的比較多的，行業(yè)里面，像磷酸鐵鋰出問(wèn)題就是煤球的燃燒方式，不會(huì )出太大問(wèn)題，而三元，從中國汽車(chē)技術(shù)研究中心研究結果來(lái)看，速度是非?？斓?，快速燃燒，后面也會(huì )有我們自己的一些測試數據。
我們也看一下像這樣一個(gè)安全，近段時(shí)間比較火一點(diǎn)的，當然也不一定恰當，還是以三星手機為例，能量密度非常高，或者向安全方面走。既然會(huì )出安全事故，如果講到起火，可能核心點(diǎn)，一個(gè)是可燃，達到著(zhù)火點(diǎn)，包括這里面還有助燃物。我們剛才會(huì )說(shuō)三元的安全問(wèn)題，我們更多的來(lái)講，不管我們是從測試結果來(lái)講還是本身的分析來(lái)講，因為本身從結構來(lái)看不需要外界提供氧氣可以燃燒起來(lái)，磷酸鐵鋰是不會(huì )的，從這個(gè)安全本身上是無(wú)法解決的。
前面我們對安全、對整個(gè)行業(yè)有簡(jiǎn)單的判斷，后面對國軒有什么影響。國軒，第一，我們是專(zhuān)注于新能源汽車(chē)動(dòng)力電池。我們是06年成立國軒高科，2016年成功登錄A股市場(chǎng)，這是我們目前來(lái)說(shuō)用10年時(shí)間，我們從普通的一個(gè)本土的企業(yè)逐步走向區域性或者國際性的企業(yè)。中間經(jīng)歷幾年，08年、09年的時(shí)候，國內的“十城千輛”剛剛起來(lái)的時(shí)候，2010年的時(shí)候我們首先向合肥推出了585臺新能源純電動(dòng)轎車(chē)和100多臺的大巴車(chē)，這個(gè)其實(shí)是從國內包括全球來(lái)說(shuō)最早做新能源汽車(chē)商業(yè)化運營(yíng)的企業(yè)，此前在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)之前，沒(méi)有哪一家企業(yè)或者相關(guān)的包括全球的機構大規模的推廣新能源汽車(chē)。同時(shí)我們在整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，因為這幾年我們對行業(yè)的判斷，我們從產(chǎn)業(yè)方面釋放的相對比較慢，因為我們做的早，同時(shí)2014年以前，從銷(xiāo)售額或者產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，一直處于全國的前面。
同時(shí)“十三五”高比能電池的項目，國軒高科也是作為首批承擔國家新能源汽車(chē)重點(diǎn)試點(diǎn)專(zhuān)項的企業(yè)之一，目前國軒、CATL、力神，我們承接了這個(gè)科技部的300Wh/kg這個(gè)項目，我們目標也是做到高比能、高安全、長(cháng)壽命、低成本。
國軒除了做電芯、做PACK，國外從材料做起，我們從材料做的工作目前是比較多的。從系統來(lái)說(shuō)，我們會(huì )逐步的從單向安全向系統安全轉變，同時(shí)我們講從主動(dòng)、被動(dòng)或者本身的安全和設計安全，共同促進(jìn)我們整個(gè)安全的事情。從整個(gè)路線(xiàn)來(lái)說(shuō)，我們是鐵鋁和三元并行，很多人問(wèn)國軒為什么三元做的這么慢，三元我們儲備很多年，只是一直在根據市場(chǎng)狀況進(jìn)行判斷，覺(jué)得什么時(shí)候向市場(chǎng)推才開(kāi)始推。目前鐵鋁也是從目前的130、140向上走，鐵鋁的空間是非常大的，還是有它可挖掘的空間。同時(shí)，對它固有的一些特性，三元電池因為能量密度高一點(diǎn)，可以在乘用車(chē)、高端市場(chǎng)推廣，能量密度也是逐年提升的。我們的電池型號目前相對比較單一，我們就三款方形、一款圓柱。
下面就是針對具體的安全我們做的一些探索工作。具體安全方面，我們是從材料做起，其實(shí)我們更多的是關(guān)注從材料本身的安全再向材料的匹配、電芯的設計、制造，然后到整個(gè)的服務(wù)，以及整個(gè)監控體系，這塊是比較完整的體系，這塊也是相對來(lái)說(shuō)如何保證我們的產(chǎn)品在市場(chǎng)上是安全的。
從材料本身來(lái)說(shuō)，我們目前用NCA這套設備，基于我們的市場(chǎng)對材料進(jìn)行了比較。本身安全必須材料是安全的，如果材料和電解液等等這些副反應比較高，本身結構不穩定，你想做安全也難。對于這塊我們逐步在加強高比能三元的產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)也會(huì )對這些材料進(jìn)行改進(jìn)和提升。
第二塊，材料匹配，材料匹配為什么放在這一頁(yè)？目前從行業(yè)來(lái)說(shuō)，電解液不成熟的前提下，我們用普通的電解液，到圓柱、軟包、方形都嘗試了我們如何做材料匹配，我們用這樣一個(gè)高鎳的5V的鎳錳酸鋰做匹配，壽命可以說(shuō)1C，2000次可以做到95%的能量保持率，從這幾個(gè)數據來(lái)講，我們目前逐步在摸索材料和電解液包括正、負極之間如何匹配，這些工作目前也是在進(jìn)行中。當然這里面我想，更多的還是在材料的匹配，從這個(gè)角度如何改善我們電池的壽命和相關(guān)的安全。
第三塊，設計。設計我們也做了很多，這是測試，從內部保證安全。后面優(yōu)化設計，早期可能拍腦袋，正極、負極到底是什么，現在我們更多的是從數據說(shuō)話(huà)，同時(shí)對制造，我們后期逐步也在優(yōu)化，從自動(dòng)化設備，包括整個(gè)體系，能做出來(lái)的就是合格的，當然做出來(lái)就是合格其實(shí)很難，更多的是希望朝這個(gè)方向走。第三塊，系統，其實(shí)目前也在摸索，并且進(jìn)一步的在向前推。對MES，我想整個(gè)監控必須做到比較完備的，不至于在這塊出問(wèn)題。
安全防護，做防火的或者防爆的，這個(gè)我想行業(yè)里面大家都在用的。我們這里面也放了一個(gè)圖，放了一只30安時(shí)的電芯在箱子里，下面的時(shí)間來(lái)講，其實(shí)這個(gè)箱子里面只放了一只電芯，從左下角這個(gè)電池放到這個(gè)里面，引爆，這個(gè)火是非常大的。但是我們想了一下，用我們這套滅火系統，能夠在3秒鐘立馬把這個(gè)火滅了。同時(shí)再往下3秒，只有一點(diǎn)煙、明火一點(diǎn)沒(méi)有。所以10分鐘開(kāi)箱的時(shí)候，里面炸的不像樣了，但是我們這套滅火系統是安全的。
遠程監控方面，我們也是逐步在做我們的遠程監控體系，因為剛剛中國汽車(chē)技術(shù)研究中心也提了，梯次利用必須要知道整個(gè)電芯的運營(yíng)情況是什么樣，我們這里面更多的是對于電芯的運營(yíng)規律、數據的分析，同時(shí)對于安全實(shí)現預警，這塊的這種數據其實(shí)更多的能夠用在我們將來(lái)梯次利用作為一個(gè)系統數據，能夠搞清楚電芯在生命周期是如何用的，對將來(lái)梯次利用也是一個(gè)重要的數據。
這個(gè)也引用了一個(gè)數據，為什么把引用的圖放在這里。這個(gè)圖不止是國外這邊，更多的關(guān)注也是安全的。我放在恒心這個(gè)地方，其他的數據不管是成本的數據還是能量密度的提升或者相關(guān)的變化，我有一個(gè)點(diǎn)，更多的是講安全，也就是說(shuō)從行業(yè)發(fā)展來(lái)講，我不管怎么變化，不管怎么動(dòng)，能量密度再怎么提升，是安全可靠的，這個(gè)是保證一切或者是比較和諧發(fā)展的基礎。
最后我提一下，從國軒來(lái)講目前我們也是在積極構建行業(yè)生態(tài)圈，從研發(fā)層面和整個(gè)產(chǎn)業(yè)這塊也是逐步發(fā)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發(fā)包括共享研發(fā)成果這塊的資源。在產(chǎn)業(yè)界，我們更多的希望在產(chǎn)業(yè)的合作和資本的合作，共同推進(jìn)這個(gè)產(chǎn)業(yè)共同的發(fā)展。這里面我們也是非常期待或者非常歡迎，如果比較感興趣的專(zhuān)家或者行業(yè)里面的老師，能夠加盟或者支持國軒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能夠與行業(yè)共同進(jìn)步、共同發(fā)展。
我的報告就是這些。謝謝！
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