煙臺市開發(fā)區(qū)黃河路270號，是創(chuàng)為新能源的辦公場地。2年前，由于業(yè)務(wù)規(guī)模的擴大，創(chuàng)為新能源從一座小工業(yè)園里遷居于此。
2015年張立磊帶領(lǐng)團隊創(chuàng)建這家公司，憑借對趨勢的把握，趕上了一個時代的風口，就是鋰電大潮的到來。鋰電池相繼在商用車、乘用車規(guī)?；瘧?yīng)用后，開始往電動船舶、5G基站、數(shù)據(jù)中心、儲能電站、電動自行車等多個行業(yè)領(lǐng)域滲透，電動一切的時代已經(jīng)到來。
但鋰電普及并非一路坦途，安全性是鋰電的阿喀琉斯之踵，已成為全社會無法回避的問題。電池著火的事情經(jīng)常發(fā)生，不停刺激消費者的神經(jīng)，人們不禁要問：鋰電真的靠譜嗎？
作為國內(nèi)鋰電熱失控預(yù)警及智能消防領(lǐng)域的開拓者，創(chuàng)為新能源從成立起一直聚焦在“鋰離子電池熱失控監(jiān)測預(yù)警和防護技術(shù)”這個細小的賽道上，在定位上與當下絕大多數(shù)的公司相區(qū)隔。
長期以來，頭頂鋰電光環(huán)的都是寧德時代、比亞迪等獨角獸，類似創(chuàng)為這樣的“幕后英雄”并不為廣大消費者熟知。
業(yè)界首創(chuàng)的熱失控模型
事實上，在過去5年里，煙臺創(chuàng)為自主研發(fā)的動力電池熱失控監(jiān)測預(yù)警技術(shù)已成功為新能源汽車配套電池箱火災(zāi)防控裝置30余萬套，自動檢測百余起電池熱事故，從電池漏液監(jiān)測，到電池熱失控，到箱內(nèi)起火自動觸發(fā)報警滅火，煙臺創(chuàng)為將百余起起隱患事故扼殺于萌芽的“溫床”，從無一起漏報誤報，引領(lǐng)了動力電池火災(zāi)熱失控技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用。
在這背后，讓創(chuàng)為引以為傲的是其在業(yè)界首創(chuàng)的鋰電池熱失控模型。在創(chuàng)為看來，電池內(nèi)部的熱失控是引發(fā)電池自燃、發(fā)生大面積事故的一個核心原因，而行業(yè)對電池熱失控會產(chǎn)生什么樣的危害并沒有充分認識和相應(yīng)重視。
鋰電池作為一個巨大的能量體，如何將安全化變被動為主動？是創(chuàng)為研發(fā)部門一直在思考的問題。這個團隊由化學、物理、數(shù)學等多個專業(yè)背景混搭而成，通過大量的電池熱失控試驗來測試各種廠家不同類型電池在相同或不同情況下的熱失控反應(yīng)，來尋找鋰電池熱失控的源頭。
在創(chuàng)為新能源的實驗室里，擺滿了做過實驗的廢舊電池。“我們每個月做實驗的電芯都在100KWh以上?！睙熍_創(chuàng)為新能源科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)趙怡鋒介紹說。
創(chuàng)為實驗室里的廢舊電池
長年累月的實驗過程是非常寶貴的財富，針對電池外部短路、內(nèi)部短路以及最終熱失控反應(yīng)，創(chuàng)為通過歸納熱失控導致的各種變量之間的內(nèi)在關(guān)系，最終形成精確的建模仿真，再利用上述的仿真技術(shù)和算法，及時實現(xiàn)電池火災(zāi)隱患的早期預(yù)警和智能控制。
創(chuàng)為新能源總工李明明告訴“儲能100人”，相比傳統(tǒng)消防企業(yè)，創(chuàng)為更加重視早期預(yù)警的重要性?！叭绻姵匾坏┬纬蔁崧踊蛘邿釘U散以后，再進行安全消防已經(jīng)是非常滯后了?！?
創(chuàng)為的拳頭產(chǎn)品鋰電熱失控探測控制器
一般來說，電池內(nèi)部某個電芯的熱失控，往往遠早于發(fā)現(xiàn)車輛自燃的時間。第一塊電芯熱失控的火種會在將近半小時內(nèi)蔓延至整個電池包，并逐漸造成車輛自燃。由于沒有良好的監(jiān)控和報警系統(tǒng)，車輛往往無法快速對其余電池組進行降溫保護，也無法聯(lián)網(wǎng)通知消防部門及車主，最終造成巨大的損失。
創(chuàng)為的研究表明，熱事故前期，電池內(nèi)部及溫度變化非常緩慢，多是電解液泄露與少量氣體狀態(tài)，肉眼是無法發(fā)現(xiàn)的；第二階段是肉眼可觀測范圍，有大量的煙霧或者是白色氣體冒出；第三階段是溫度和聲覺可感知狀態(tài)，溫度急劇升高，最終起火爆炸。
要想實現(xiàn)準確地預(yù)警，首先，傳感器應(yīng)用必不可少，創(chuàng)為在探測器內(nèi)部安裝了多種傳感器，對電池Pack內(nèi)部VOC氣體、CO、煙霧、溫度等進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，大量的數(shù)據(jù)是預(yù)測的基礎(chǔ)；其次，算法是一切的核心，創(chuàng)為采用的火災(zāi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這種算法是一種多參數(shù)的復(fù)合運算，基于不同的電池和場景，進行分層預(yù)警，最終的目標是實現(xiàn)機器自學習。
目前，創(chuàng)為新能源的鋰電探測控制器已經(jīng)更新至第四代，在產(chǎn)品重量和體積上僅為原來的三分之一。根據(jù)電池包不同的表征狀態(tài)，創(chuàng)為的預(yù)警系統(tǒng)可以按嚴重程度分級來提醒操作人員采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。在極端嚴重的情況下，系統(tǒng)會自動強制啟動滅火裝置對電池組進行淹沒式火災(zāi)抑制。
延伸、演進與一體化
安全是一個系統(tǒng)性的工作，以“鋰電池熱失控模型”為核心，創(chuàng)為正將自身的業(yè)務(wù)進行橫向縱向延伸。
熱失控的因素有很多，”幫兇”之一便是溫度。電池的習性與人相似，它既受不了太熱，也不喜歡太冷，最適宜的工作溫度在10-30°C之間。
基于自身多年對電池的了解，創(chuàng)為于今年正式切入電池熱管理領(lǐng)域，其研發(fā)的液冷式熱管理系統(tǒng)已經(jīng)在市場中投放應(yīng)用。
“熱管理的行業(yè)瓶頸不是空調(diào)系統(tǒng)，而是電控集成模塊的控制邏輯以及技術(shù)成熟度。”在趙怡鋒看來，創(chuàng)為的電池熱管理系統(tǒng)，其核心技術(shù)可以通過壓縮、散熱、節(jié)流、吸熱過程調(diào)整，可以實現(xiàn)多模式互換，滿足電池不同狀態(tài)、不同環(huán)境的安全需求。
創(chuàng)為于2020年正式切入熱管理領(lǐng)域，圖為新產(chǎn)品液冷式熱管理系統(tǒng)
更重要的是，基于熱失控技術(shù)創(chuàng)新，它可以與原有的業(yè)務(wù)實現(xiàn)完美結(jié)合，可實現(xiàn)系統(tǒng)故障自檢、安全保護、智能故障反饋，為客戶提供一體化的解決方案。
消防常常被譽為是安全的最后一道防線，如果發(fā)生火災(zāi)，必須要有有效的措施將火撲滅。目前行業(yè)采用的滅火劑主要有七氟丙烷、全氟己酮等，但當下不同容量、不同體系的電芯配置的滅火劑量基本沒有差別。
與其他火災(zāi)相比，鋰電池火災(zāi)有著與眾不同的特點，撲滅非常困難。不管是七氟丙烷還是全氟己酮，只能撲滅鋰電池表面明火，由于電池箱本體結(jié)構(gòu)，即使電池箱外部明火被熄滅，電池箱內(nèi)部的仍然發(fā)著燒，極易復(fù)燃。鋰電池一旦復(fù)燃，多數(shù)情況下也只能束手無策。
大量的實驗證明，只有利用大量的水進入電池PACK內(nèi)部進行持續(xù)降溫，才能徹底滅火。破解的難題在于，受制于電池箱的安裝車體位置的局限，外部消防水源無法直達電池箱內(nèi)部。
創(chuàng)為的新產(chǎn)品水消防專用智能接入裝置，利用原有的消防通道與外部的水源連接
目前，創(chuàng)為已經(jīng)找到了徹底解決新能源客車復(fù)燃的滅火方案，研發(fā)出了消防專用智能接入裝置，利用原有的消防通道與外部的水源連接，一旦發(fā)生電池冒煙起火，裝置立即自動顯示起火電池的位置并打開通道，接入水源，對電動客車動力鋰離子電池箱的火災(zāi)進行持續(xù)抑制，實現(xiàn)徹底滅火。
2020年5月份，工業(yè)和信息化部組織制定了《電動汽車用動力蓄電池安全要求》《電動汽車安全要求》和《電動客車安全要求》三項強制性國家標準，這三項強標增加了對電動汽車電池系統(tǒng)熱事件報警信號的要求，明確要在事故發(fā)生五分鐘前，給駕乘人員發(fā)出安全預(yù)警信號，在電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)要在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘車人員預(yù)留安全逃生時間。
這些新規(guī)為創(chuàng)為的預(yù)警和消防產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。李明明表示，公司正在發(fā)力攻克“三元系電池”預(yù)警難題，與國內(nèi)知名大學專家聯(lián)合組建了創(chuàng)新團隊，主要針對三元電池進行熱失控監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究。
和鐵鋰體系不同的是，三元正極材料易發(fā)生分解反應(yīng)、釋氧，會更加快速地發(fā)生熱失控。如果將這一問題攻克，無疑將進一步擴大公司新能源乘用車電池箱專用的自動滅火裝置市場份額。
“儲能電池隨著行業(yè)的拓展，它的應(yīng)用場景越來越多，我們將堅定不移地聚焦在儲能安全上，希望有鋰電池的地方就有創(chuàng)為?！崩蠲髅髯詈笳f。
