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死磕动力电池安全 宁德时代/微宏/力柏/国新等都有哪些黑科技？已有5人参与
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“安全是电动汽车发展的否定性指标，对于安全问题绝不能姑息，绝不容许劣币驱逐良币。” 中国电动汽车百人会理事长陈清泰在多个不同场合呼吁，在电动汽车发展过程中，不应该把追求增长速度放在首位，安全才是第一要素。 动力电池作为新能源汽车的心脏，其对于整车的安全作用不言而喻，要实现动力系统安全，则涉及到材料、电芯、成组结构、电池管理系统、动力总成匹配、整车环境、运营管理、充维管理等多个层面和维度。 “从安全概念讲，动力电池的安全，是高压和化学安全的耦合，这导致高压的可靠性和化学安全结合以后形成比较大的安全隐患，中间包括了化学安全、高压安全、机械安全、功能安全和应用安全等多个层面。”在宁德时代总裁黄世霖看来，动力电池需要达到全生命周期安全。 围绕于此，包括材料、电芯、pack、BMS等产业链各个环节的企业都在不断进行技术攻关，有的聚焦于已有材料和工艺的升级改进，有的致力于新技术新材料的引进，还有的则通过加强各个环节的协作来实进行监测和预防。 高工锂电网梳理盘点了国内动力电池产业链不同企业在安全提升上做的不同探索，这些企业死磕安全，并希望以自身黑科技的引入为动力电池的安全保驾护航。 1、宁德时代：远程监控系统保障运营安全 宁德时代在动力电池产品安全上追求零事故，就需要整体安全设计的体系上来把控，除了强调设计的安全，包括电芯、模组、系统的设计上的安全和一些产品在设计方面的安全认证，其还非常重视产品应用的安全。 产品应用安全上，宁德时代推出了远程监控系统，这套系统已经运行超过一年，终端客户在用的时候，可以实时采集电池系统的数据，把数据通过传输系统送到总部的数据库里，在这个数据库里有一整套非常完整的核心算法，算出来以后就显示在统计监控的平台上，跟售后服务进行互动。 在实施报警的时候，可以实现三级报警，因此能非常及时的发现问题，也可以预知一部分的问题，使产品安全的问题减少，配合宁德时代的整个售后服务市场、市场追溯包括未来的梯次利用，就可以保证全生命周期实时监控和安全维护。 2、微宏动力：LpTO 钛酸锂电池 微宏动力的 LpTO 钛酸锂电池从材料本身化学特性上，专门针对重型商用车辆与储能应用的需求设计。采用微宏专利技术的改进钛酸锂材料作为负极材料，有效防止电解液于电极之间发生反应，同时保障安全，能有效地抑制普通钛酸锂电池常常遇到的胀气问题，充分发挥其超长循环寿命。 “如何降低电池内部化学反应速度，微宏研发出可以在300℃不收缩的隔膜，可以使电池通过化学放热一点点积累起来，而不会发生瞬间的热失控。这样，即使电池失效，也可以给我们乘客留出宝贵的逃生时间。而电解液的不燃烧，就突破了电池内短路失控的瓶颈。” 微宏动力研发副总裁刘文娟介绍，生产工艺问题、循环过程中的消耗、锂技晶这三个方面是造成锂电池热失控的原因。普通锂离子电池隔膜在温度上升到130℃左右便会收缩，导致电池内部短路而造成热失控，因此微宏研发出能在300℃不收缩的隔膜。 此外，微宏还在研发不燃烧锂离子电池电解液、耐高温隔膜以及采用浸没隔绝空气的STL智能热控流体等安全防护技术。 3、力柏：陶瓷金属纤维封接技术强化动力电池安全 目前，车用动力电池的顶盖板与极柱之间的绝缘密封主要采用有机材料密封圈密封方式，具有良好的绝缘性和密封性。然而该类密封圈在高温条件下长时间使用存在老化变硬变脆的风险，从而失去密封导致水汽进入电池带来安全隐患。 针对这种问题，力柏能源开展了陶瓷与金属纤维封接技术研究，通过活性钎料开发、钎焊工艺研究和构件结构设计，为动力电池研发和生产中存在的陶瓷与金属封接关键技术难题提供解决方案。 该产品通过对添加元素相互作用机制进行研究，提高活性元素在低温下的活性，使钎料在铝熔点附近与氧化铝陶瓷发生足够的反应，润湿性和钎焊强度达到产品指标要求。同时采用活性非晶钎料的制备技术避免绝缘失败。 4、国新动力：高效均衡BMS助力动力电池安全 国新动力的高效均衡电池管理系统是一种基于铝基板散热技术及单节电池容量偏差校正技术的均衡管理系统，此产品能够高效精准的对锂电池进行均衡管理。 传统的电池管理系统均衡电流普遍为60mA左右，此产品采用铝基板贴装均衡电阻，同时将铝基板通过紧密贴合的方式装配在铝合金外壳上，将均衡产生的热量传导出去，从而实现200mA均衡电流能力。 传统的电池管理系统主要依据单节电池的电压不一致性进行均衡控制，此产品通过估算单节电池容量计算容量偏差，再结合单节电池电压真实的识别单节电池差异量，从而根据差异量进行均衡控制。此产品较主动均衡产品有成本低、可靠性高、良好的均衡效果等优势;较传统的被动均衡产品成本相近，但具有明显均衡效果可以使动力电池可充放电能量及寿命最大化。 5、中科来方：水性隔膜涂布浆料为软包电池安全升级 传统PVDF作为一种成熟的粘结剂虽然得到广泛的应用，但其难以兼顾电导和粘结性能，容易产生污染等缺点已经阻碍了锂电池产品性能的进一步提升。 “传统PVDF方案难以兼顾电导和粘结性能，容易产生污染，我们研发的锂离子电池隔膜功能层水性涂布浆料良好的解决了这些问题。”中科来方副总经理李仁贵表示，公司研发的该款水性涂布浆料专用于软包锂电池隔膜功能层涂布，具有纳米微球核壳结构特点，在增强锂电池的导电性、增强粘结能力、降低工艺成本、提升电池安全性和循环寿命等方面存在诸多优势，进而也为替代传统PVDF提供了条件。 其中，水性功能隔膜涂布浆料用于3C软包锂离子电池隔膜涂布方面，可增加极片与隔膜粘结力，解决电池变形问题，提供安全性和循环寿命。用于软包动力锂离子电池隔膜涂布方面，可提高电池的能量密度、硬度和平整度以及安全性能等。 6、顶皓：多层复合功能隔膜耐热性能高 目前，市场上普遍使用商品化的聚烯烃类多孔膜。这种聚烯烃类多孔膜的突出问题是锂离子电池隔膜在不正常充放电的过程中，由于温度升高导致隔膜收缩变形或破膜，电池电极直接接触使得电池发生短路，极端情况下发生电池爆炸。 随着三元材料的广泛应用，锂电池将对大功率充放电的材质要求更为严格。上海顶皓透露，与上述多孔膜相比，公司推出的复合功能隔膜会采用耐热性能更好聚合物多孔膜作为基材，在200℃高温下加热1h以内，热收缩率将小于1%。 由于闭孔层的引入，该款复合功能隔膜即使处于不正常充放电过程，温度升高超过110℃，其内部的有机高分子微球也能通过膨胀降低隔膜孔隙率，切断锂离子的传输通道，以提高电池的安全性。目前，这款复合功能隔膜还处于推广阶段。 7、凌志新材：有机硅材料护航安全 由于电动汽车处于受潮、震动、发热、浸水、挤压、极端天气等运行环境，这使得锂电池面临高温、短路、过充、漏液、过流的隐患。有机硅胶的上述特性能够为锂电池建立一层保护屏障，提升其抗高低温、散热性。 为更好地服务于锂电池，发挥出有机硅胶特性的最大最优价值，凌志新材设计出一套有机硅封装一体化解决方案。这款方案包含10余款产品，在具体使用中，凌志新材会根据客户热管理、尘防护、密封、单体电芯保护、装甲防护等不同的需求，以及方壳、软包、圆柱等不同型号，提供针对性的产品配合方案。 其中的一款产品有机硅灌封胶能够改善电芯和电池组散热、均衡电芯间温差，具备突破性的保温技术，起到了热平衡的作用;同时实现阻燃隔热、减震固定、改善电池绝缘性的安全防护。 当个别单体电芯单元发生漏液、起火、爆炸时，有机硅灌封胶可以迅速阻断火焰传播，防止破坏波及电池组内的其他电池单元。 8、恒美电子：新一代BMS保障动力系统安全可靠 在2016年高工金球奖的评选中，恒美电子参选“年度创新产品”的是新一代电池管理系统，系统的先决条件是电池Cell要先串成汽车所需的电池串(String)(比如340V)。然后将多个这样的电池串并联起来作为Pack，每一个电池串有继电器控制其通断。 该系统的创新性是：1、可以检测每一个Cell的Voltage和Temprature，(Cell保护);2、电池串内部采用被动均衡，可以保证串内电池均衡(String保护);3、电池串间通过继电器控制通断，到截止电压即切断，既能保护电池不过充过放又能大幅度延长续航里程(Pack保护);4、计算每一个Cell的SOC，比电压方式更好地保护电池(SOC保护)。 恒美电子表示，该系统能够随时随地准确的掌握每个CELL的状态，进行控制、纠错，保证电池始终处于最佳工作状态、有效提高汽车续航里程。BMU、LECU均有2个独立供电的CPU，符合ISO26262 配置要求，有效的保证了产品安全性与可靠性。 |
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