中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：動(dòng)力電池安全正在成為全球電動(dòng)化進(jìn)程中最大的“灰犀牛”。
近期，包括通用、現(xiàn)代、福特、寶馬等多家國(guó)際車企的主力電動(dòng)車型都因動(dòng)力電池安全問(wèn)題接連出現(xiàn)召回。這不僅將背后的韓系電池企業(yè)陷入輿論漩渦，同時(shí)，也在世界范圍內(nèi)將電動(dòng)汽車安全問(wèn)題推到了風(fēng)口浪尖。
在國(guó)內(nèi)，電動(dòng)汽車安全問(wèn)題同樣此起彼伏，多家自主品牌車企和新勢(shì)力車企的安全事故在2020年接連發(fā)生，背后的元兇同樣指向動(dòng)力電池，受此影響，一家國(guó)內(nèi)電池企業(yè)甚至直接停擺。
全行業(yè)需要警惕的是，全球電動(dòng)汽車在完成從0到1之后，正在進(jìn)入大規(guī)模市場(chǎng)化快車道，在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，安全問(wèn)題有可能成為電動(dòng)化進(jìn)程中的 “不定時(shí)炸彈”。
安全技術(shù)是動(dòng)力電池的第一核心技術(shù)，也是電池技術(shù)革命性突破的第一重點(diǎn)，是電動(dòng)汽車可持續(xù)發(fā)展的生命線。能否真正解決安全風(fēng)險(xiǎn)，將會(huì)成為國(guó)內(nèi)外車企在接下來(lái)的供應(yīng)商選擇中最為關(guān)鍵的權(quán)重因素。
圍繞安全技術(shù)的突破，全球的動(dòng)力電池企業(yè)都在與時(shí)間賽跑，而在這場(chǎng)賽跑中，中國(guó)企業(yè)的腳步明顯更快一步。今年以來(lái)，已經(jīng)有包括寧德時(shí)代、蜂巢能源、欣旺達(dá)等多家電池企業(yè)針對(duì)電池安全問(wèn)題給出其“不起火”的解決方案。
中國(guó)企業(yè)領(lǐng)跑動(dòng)力電池安全創(chuàng)新
9月29日，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在2020世界新能源汽車大會(huì)上透露，寧德時(shí)代已經(jīng)開發(fā)出不起火只冒煙的電池產(chǎn)品，將于年底在一些車型上量產(chǎn)。
僅一個(gè)月之后，11月6日，蔚來(lái)汽車正式上線100kWh電池包。該電池包采用寧德時(shí)代鎳55三元電芯和CTP成組技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)“無(wú)熱蔓延”。這一電池組即寧德時(shí)代此前宣布的“只冒煙不起火”的電池。
針對(duì)寧德時(shí)代在電池安全領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)展，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群對(duì)外做了詳細(xì)介紹：
在材料方面，通過(guò)原子層級(jí)創(chuàng)新，開發(fā)出了高穩(wěn)定性正極材料和高安全電解液，電池耐高溫邊界提高了40℃，熱穩(wěn)定性大幅提高。
在電芯結(jié)構(gòu)方面，設(shè)計(jì)了高集成、強(qiáng)魯棒的防內(nèi)短路電極，電芯進(jìn)行各種濫用測(cè)試可以不起火、不冒煙。在電池包設(shè)計(jì)方面，量化分析外力作用下，外殼發(fā)生不同彈性變形、塑性變形時(shí)對(duì)電芯的損傷，優(yōu)化電池包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
在電池?zé)峁芾矸矫?，基于電池的物理化學(xué)特性，精確掌控溫度/電壓/電流等安全邊界，確保電池在安全舒適區(qū)工作，完善監(jiān)控模型，第一時(shí)間識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)預(yù)警。
在系統(tǒng)熱擴(kuò)散方面，采用航空級(jí)耐熱材料和定向熱導(dǎo)流技術(shù)，即使單體發(fā)生熱失控，也能做到系統(tǒng)不蔓延、不起火。
寧德時(shí)代之后，國(guó)內(nèi)新勢(shì)力動(dòng)力電池企業(yè)蜂巢能源不久也給出了其不起火電池的方案。
在12月2日舉行的蜂巢能源電池日上，其給出了一套完整的動(dòng)力電池?zé)崾Э叵到y(tǒng)性解決方案——冷蜂,同時(shí)還通過(guò)工藝及制造環(huán)節(jié)的一系列創(chuàng)新應(yīng)用,來(lái)護(hù)航動(dòng)力電池全生命周期安全。
冷蜂是專門針對(duì)電動(dòng)汽車電池?zé)崾Э貑?wèn)題而給出的系統(tǒng)性解決方案,通過(guò)材料、電芯、電池包、監(jiān)控系統(tǒng)四大層級(jí)的原創(chuàng)技術(shù),徹底解決電池系統(tǒng)的熱失控問(wèn)題。
在冷蜂系統(tǒng)性解決方案中,最為亮眼的是“果凍電池”,基于基礎(chǔ)材料的創(chuàng)新,蜂巢能源在電池日上推出了“果凍電池”,該電池具有“不起火、不冒煙、自愈合”的特點(diǎn)。
在電池PACK環(huán)節(jié),蜂巢能源推出“熱阻隔電池包”,通過(guò)泄壓、噴發(fā)物控制、降溫、報(bào)警、隔熱等多種方式,來(lái)實(shí)現(xiàn)PACK層級(jí)的安全防護(hù)。
此外,基于和清華大學(xué)合作開發(fā)的電池內(nèi)短路預(yù)警模型,蜂巢能源還推出了電池系統(tǒng)安全監(jiān)控的?“蜂云平臺(tái)”,?電池安全預(yù)警的準(zhǔn)確率達(dá)到90.9%,并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于內(nèi)短路提前2個(gè)月的預(yù)警,充分保障電池系統(tǒng)安全。
除了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面給出了系統(tǒng)的解決方案,在工藝及制造環(huán)節(jié)的管控同樣非常關(guān)鍵, 復(fù)盤海外幾起召回事故,會(huì)暴露出電池生產(chǎn)制造工藝環(huán)節(jié)存在問(wèn)題,尤其是在異物控制上。
曾毓群就在多個(gè)場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)，智能制造創(chuàng)新，對(duì)于電池的意義同樣重要。他的感受是，電池的安全性，可靠性是非常困難的一件事，最為關(guān)鍵的是要把低概率事件控制好非常難。
一個(gè)汽車有100個(gè)電芯，一個(gè)電芯里面正負(fù)極片，通過(guò)卷繞或者疊片有100片，100×100就是一萬(wàn)，這個(gè)電池要做一千次循環(huán)，那就是一千萬(wàn)，一萬(wàn)部車，就是一千億。如何在一千億中保證不出問(wèn)題，這樣的難度可想而知。
“有人問(wèn)，你的產(chǎn)能發(fā)展能不能跟進(jìn)，做真正安全可靠的產(chǎn)能，要復(fù)制起來(lái)非常不容易，因?yàn)槿魏我稽c(diǎn)變化，都可能造成困難?！痹谷罕硎荆悄苤圃靹?chuàng)新，是將來(lái)真正做好創(chuàng)新，做真正安全可靠的電池的重要環(huán)節(jié)。
蜂巢能源同樣重視在制造環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，蜂巢能源總裁楊紅新在電池日上透露，通過(guò)導(dǎo)入AI技術(shù),對(duì)于電池生產(chǎn)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析影響因子、AI智能能量預(yù)測(cè)、微短路分析、AI智能過(guò)程缺陷檢測(cè)等方式還提升制造環(huán)節(jié)的產(chǎn)品安全與品質(zhì)。
安全創(chuàng)新背后的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考
安全是電動(dòng)汽車的自然屬性，是無(wú)法與其它性能進(jìn)行平衡的指標(biāo)。能否真正解決安全風(fēng)險(xiǎn)，將成為車企接下來(lái)選擇電池供應(yīng)商的核心考量因素。
業(yè)內(nèi)分析指出，包括寧德時(shí)代、蜂巢能源從電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)層面來(lái)對(duì)于安全進(jìn)行提升的思路，對(duì)于整個(gè)行業(yè)都具有借鑒意義。
一是防范動(dòng)力電池安全一定要系統(tǒng)著眼。
要從不同層級(jí)和維度建立系統(tǒng)的解決方案，從材料選擇與控制、電芯級(jí)規(guī)格選型與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造品質(zhì)控制、模組及pack級(jí)的安全防護(hù)、整車驗(yàn)證、使用環(huán)節(jié)操作等多個(gè)層面出發(fā)來(lái)做更全面的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。
二是需要加大對(duì)于電池基礎(chǔ)材料與相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)的研究，要從根本性進(jìn)行突破和顛覆性的創(chuàng)新。
材料創(chuàng)新是電池技術(shù)發(fā)展的根本，曾毓群表示，在基礎(chǔ)材料領(lǐng)域，如果停止了研發(fā)，照抄原來(lái)的東西，再做10年也沒(méi)用。因此，寧德時(shí)代投入了巨大精力在基礎(chǔ)材料的開發(fā)創(chuàng)新上。
目前，寧德時(shí)代建立了21創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，計(jì)劃形成前沿基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的全鏈條研究模式，解決一系列“卡脖子”技術(shù)難題。
而蜂巢能源位于無(wú)錫 的118 全球鋰電創(chuàng)新中心也已正式投入使用，該創(chuàng)新中心將重點(diǎn)探索面向未來(lái)十年的鋰電行業(yè)新技術(shù)。
而隨著中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)在基礎(chǔ)材料及科學(xué)領(lǐng)域的投入力度加大，也將帶動(dòng)中國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)在全球范圍的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。
三是動(dòng)力電池的進(jìn)一步發(fā)展要注重與AI智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等的深度融合。
通過(guò)AIot＋電池的融合發(fā)展，通過(guò)新的智能制造技術(shù)提升產(chǎn)品性能，通過(guò)大數(shù)據(jù)更好的監(jiān)控產(chǎn)品安全。
電池是有機(jī)的化學(xué)體系：溫度、功率、電壓、電流、電量、內(nèi)阻等等每一個(gè)物理量都時(shí)時(shí)刻刻影響電芯的安全和健康程度。并且受到駕駛員的操作習(xí)慣以及駕駛環(huán)境的影響。通過(guò)實(shí)時(shí)收集電池包相關(guān)數(shù)據(jù)和駕駛行為以及環(huán)境之間的關(guān)系，再通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比，實(shí)現(xiàn)電池健康度的預(yù)測(cè)和安全管理將是一個(gè)可行方案。
而在制造環(huán)節(jié)，智能化、大數(shù)據(jù)的導(dǎo)入也可能更好的賦能電池的生產(chǎn)制造，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，更大程度提升動(dòng)力電池的品質(zhì)及安全性能。
四是動(dòng)力電池的創(chuàng)新需要產(chǎn)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)一步整合和跨界創(chuàng)新。
動(dòng)力電池涉及到材料、裝備、工藝多個(gè)環(huán)節(jié)，只有基于不同環(huán)節(jié)的整合創(chuàng)新和融合，打破現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)壁壘，建立新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，才能更大程度上推動(dòng)電池的顛覆性創(chuàng)新。
特斯拉的無(wú)極耳電池就是產(chǎn)業(yè)整合、跨界創(chuàng)新的結(jié)果，而對(duì)于中國(guó)企業(yè)而言，同樣需要這樣的視野與行動(dòng)。
而從全球動(dòng)力電池未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，中國(guó)動(dòng)力電池的整體優(yōu)勢(shì)正在逐步凸顯，如果真正能在安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)顛覆性的突破，必將會(huì)助力中國(guó)企業(yè)在全球市場(chǎng)進(jìn)一步拓展，未來(lái)，依靠技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)整合、生態(tài)重塑、智能制造等，中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)將在全球扮演越來(lái)越重要的角色。
