李树军:电芯技术保证安全还需不断完善

第一电动网 滕鹏华

2015年动力电池行业繁华胜景,也许很快将面临严峻挑战:安全性、衰减、产能过剩、退补。随着产能的集中释放,这四大危机在2016年是否会集中爆发?振华新能源总经理李树军就这一问题发表主题演讲。

李树军:解读车辆电池组的安全性问题

振华新能源总经理 李树军

做电池的人都清楚,锂电池在化学体系的本质上并不安全,想要安全可以用铅酸,但你要承担它的污染。锂电池从出身那天起,优点能看得到,缺点是不安全,第二是成本高,但成本是可以通过工业化规模降低。在这种情况下,不要说这个电池怎么用都没事,这不可能,怎么用都没事的是铅酸电池。

举一个车的例子,大家对车很熟悉,新车出厂要做碰撞实验,但不能对每辆车都做实验。碰撞实验过了,这个车以后再撞的时候就一定没事了吗?答案是不可能。碰撞实验通过的时候,说明你的设计是合理的,能够承受标准或者极端的一些测试,能够提供一些保护,但是不能说它一定是安全的。有可能有一些泄漏的地方。比如轮胎有瑕疵等等,在使用过程中就暴露了。另外部件全都是好的,你跑了8万公里、10万公里,虽然厂家提示你该换轮胎了,你就是不换,你跑到12万公里的时候,它可能就着了,你觉得是谁的错。所以说没有绝对的安全说法,电池缺陷跟生命末端的安全风险无法彻底清除。

如果想靠乘员本身来控制电池安全,那这绝对是一个不靠谱的话题。如果那样的话,车企存在便没有意义。 动力电池安全性比较,首先是方形磷酸铁锂(大单体),它不容易出现问题,质量能量密度低,体积能量密度低,单体失效的时候,热量释放较低。单体不一定剧烈燃烧,也不会正极分解引发爆炸,很多时候仅表现为发热。模块中,即使单体紧邻在一起,失效单体也不大会引燃相邻单体,因此模块是很安全的,所以磷酸铁锂目前出现的安全性事故不并不多见。

如果磷酸铁锂为了提高续航里程,改成方形三元材料,它的质量及能量密度和体积能量密度都比较高(200WH/kg)。如果没有特别保护措施,则热量释放很大并且很快,单体往往剧烈燃烧,正极可能分解引发爆炸。模块中,如果单体简单紧邻在一起,没有特别保护,则失效单体会引燃相邻单体,导致模块燃料或爆炸。

圆柱18650(三元材料、小单体),它的质量能量密度和体积能量密度都比较高,单体失效,热量释放较小,单体往往剧烈燃烧,但由于总能量较小,加热半径小,容易控制。模块设计可以考虑定向卸压、并联电路自熔断、改变相邻单体物理间隔,阻断单体失效的传播线路,保证模块的安全,控制进一步的燃烧/爆炸。特斯拉目前就在做这件事。

通过DARPA,对锂电池的评估来看,从逻辑上建议小单体的隔离方案,也影响了特斯拉早期创业者的电芯选择。高能量密度材料的使用,面临鞭炮还是手雷的选择。

锂电池化学体系靠不住,就是因为高能量密度+电池材料的可燃性,电芯安全不能保证,因为无法全部屏蔽制造瑕疵和使用老化。老化的电池最终会有一部分的表现是失效的。这个时候,最低级层次实际上是第三级,也就是模块安全要靠谱,失效隔离与安全保护是重点。磷酸铁锂+大单体比较容易实现模块级别的安全控制,具有能量密度低的优势。三元材料+大单体最难实现,三元材料+小单体比较容易实现模块级别的安全控制,但是要为使用小单体付出代价。

李树军表示:“我们要做的工作是现有化学体系下电芯安全的不断完善,模块级别上的安全控制一体化设计,开发下一代本征安全的化学体系。”

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