电动客车动力电池安全与成本孰为第一? 专家有话说

新能源汽车网 综合报道

新能源汽车成为国家战略,新能源客车首当其冲,运营容量大,专业化管理,都使得新能源汽车在新能源客车上突破成为可能,新能源客车将是破解决新能源汽车发展迷局的最重要的窗口。克服困难的过程,即是行业发展的过程;面临挑战的过程即是突破的过程。中国新能源汽车前瞻前沿技术工作者,遇强则强,解决问题。电池、电机、电控被认为是新能源客车发展的三大核心技术,其中,最大的瓶颈在电池。多年新能源客车的实践应用,积累的丰富的应用经验,也积累了丰富的前沿研发成果。2015年5月20日,北京市政协会议中心会议室,会议以自由讨论的方式进行,允许插话,允许讨论,允许反驳,一场顶级专家自由座谈会(陈立泉院士,吴峰、欧阳明高、来小康、邱新平、夏定国、肖成伟、王兆翔),谈出了前沿专家们的所思所想。

专家有话说:电动客车动力电池安全与成本应孰为第一?

动力电池

电池安全管理是电池系统管理的重中之重。以TESLA为例,TESLA在电动汽车电池成组系统管理方面有一定的经验可循,尽管TESLA采用的电池是松下濒临倒闭电池单体,TESLA在电池成组与系统方面申请了大量专利,公开专利分析显示,TESLA的电池系统由单体电池,冷却管道,灭火剂管道,传感通信,电线管道,隔热层等组成,16个模块组成电池系统,底部防弹钢板,上面加隔热防火层。热失控是动力电池最常见电池故障,热失控通常是由单体电池引起的。首先热失控首先是通过冷却管道预防的,这是电动汽车正常行驶的必要条件。热失控的第一阶段是由单体电池热引起的,失控产生烟火,第一时间通过光纤传输到驾驶区,第一时间通过灭火剂管道自动喷出灭火剂,消除。热失控的第二阶段是由第一阶段热失控扩展造成的,第一阶段灭火效果不好,可能激发整个电池组单元的灭火剂喷发,发挥放大强度的灭火降温能力。如果第二阶段仍然无法压制热失控问题,上下隔热层与安全钢板的防护下,让烟火从旁路喷出,普通外界才会看到明烟明火。这种多级热失控防护专利设计从分层次进行安全管理,确保将安全隐患消灭到萌芽阶段,让乘客有足够的时间来应对和撤离。大客车乘载人数多,人员撤离慢,电池系统防护设计上更需要考虑传感器先知,有序撤离,以及充分的撤离时间。TESLA层层专利,是电池的成组技术与系统技术,是值得大客车电池成组与系统借鉴。当然电池组隐患还可能来自内短路与外短路,内短路需要通过仪器进行一致性辨识,提前发现;外短路要精细化电池外联接与外包装。

成本第一,还是安全第一?两者都很重要。专家代表说,车载动力电池对商用客车来说,客车是大众公共交通工具,人员装载容量大,一旦出现问题,逃生撤离需要的时间长;因此,动力电池系统管理应该首要考虑安全要素,一方面,电池所用材料质量要求高,另一方面,电池成组技术要求高。

安全是底线,可接受的成本才是起跑线。只有在成本符合公交企业经济规则,才可能被接受。因此,在现阶段,电动汽车的电池补贴政策是必须的和必要的。电池成本高,电池容量有限,充电时间长,是当前动力电池的固有问题,在政府大规模倡导下得到一定的缓解,全国各地纷纷制订纯电动客车推广使用的具体措施。电动汽车发展伴随着基础产业的持续进步,座谈会中部分专家,直接影响着国家对新能源汽车发展政策扶持的力度。专家表示,要充分了解公共交通运输的购置成本、使用成本等客观状况,制订出贴合企业需求,国家战略的扶持鼓励政策来。国家制定了2015-2020年的纯电动客车运营补贴计划,就是补贴电动客车采购过程中电池价格过高的问题,这是以政府力量支持产业发展的鲜明案例。专家表示,有理由相信,未来几年电池将取得突破性进步,随着能量密度提升与单位存储成本的降低,将逐步摆脱补贴困局。

材料学的专家表示,动力电池技术,其实主要是电化学与材料科学,动力电池的开发的难度在于综合性能的提升比比能量提升更难。专家认为,1、按功率设计的磷酸铁锂电池也是可以快充的,2、在现阶段,磷酸铁锂的量产成熟度要比三元材料、多元复合材料更高的;3、从材料层面讲,磷酸铁锂比三元材料、多元复合材料具有更高的安全性,但三元材料、多元复合材料在能量密度方面比磷酸铁锂有优势;4、使用相同体系材料的电芯在安全性和其它性能方面是有优劣势之分的,这种差距有时还会很大。电芯研发和制造在化学体系选择、电芯材料研发、电芯设计、测试验证、生产工艺、生产环境等方面,都有极为严格的要求;要做好电池,对电池厂设计制造的整体实力要求很高,投资很大、技术积累时间长;6、按照用途不同,电池设计有功率型和能量型之分,只有在同类型的电池之间比较功率或能量密度才是有意义的。

动力电池最普遍的是锂离子电池,锂离子电池与铅酸、镍氢等电池相比,具有电池电压高、比容量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点。锂离子电池构成包含正极材料、负极材料、电解液、隔离膜和电池外壳(含电极)等几部分,充放电通过锂离子在正负极之间嵌入和脱出实现。主流的锂离子电池主要按照正极材料来分类,有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍酸锂、三元(镍钴锰混合)、磷酸锰铁锂而电池。其正极材料一般是锰酸锂(东芝)或三元(CATL)。

纯电动客车在动力电池选择方面都考虑些什么?事关公共交通安全,在新能源客车电池选择方面应有着苛刻的要求,如对电池供货前进行严格的充放电性能测试、热衰退测试、破坏性测试等,以尽可能保证电池使用过程中安全无忧。从客车行业运营实践及大量客户案例来看,动力电池选择磷酸铁锂体系反复考量了以下要素,第一、动力电池安全特性,选用磷酸铁锂安全性能良好,未发生过起火、冒烟等安全问题。其二,从使用寿命角度,可达到与车辆运营生命周期相当的长寿命;其三,在能量密度方面,开发标准化、模块化、集成化的电池系统,在保证安全的前提下,可降低系统重量,提高电池系统的能量密度;第四,在充电速度方面,可兼顾速度、效率和安全;其五,环境适应性,系统温度适应性宽,可适应高寒高热地区,防护等级高(IP67),可在高海拔地区正常运行。

来源:新能源汽车网

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