就电芯热管理问题比克电池是怎么看的?

如题所述

8月27日,比克电池首席科学家林建博士受邀出席新能源汽车国际论坛。针对电芯热管理问题,林建博士表示:“比克多年来始终在探索和创新电池的热管理技术,从单体电芯和电池模块两部分进行热管理,同时配合车企对整车热管理的设计,防止电池热失控的发生。”

电池热管理系统包括整车热管理、电池热管理和电芯热管理多个部分,环环相扣,缺一不可。其中,电芯热管理是整个热管理系统的基础和核心,是保障电池运行安全的决定性外在因素。热管理系统能够避免电池局部温度过高,在低温环境下使电池迅速加热,高温环境下使电池有效散热,减小电芯温差,保证电池在适宜的工作范围,避免热失控发生危险。有效的对电池系统进行热管理,对于提高电池包的整体性能具有重要的意义。

从单体电芯来看

比克电池从结构设计、顶部安全阀、正负极材料、生产流程等各方面把控电池热失控,力求做到一旦单体电池受到外力出现问题,能够保证模组、整包不受影响,延缓热扩散的时长,配合整车厂商的结构设计,将驾乘人员的危险系数降至最低。从电池模块来看,比克不断探索BMS技术和模块间的液冷设计技术,为电池安全保驾护航。

以比克18650-3.0Ah高能芯为例

比克电池自2015年就开始研发这款电芯,历时三年完成化学设计冻结和过程设计冻结,成功解决了高容量单颗电芯的定向爆破技术,落实整包中单颗电芯失效,整包完好的“Fail-Safe”理念。

林建表示:“除新能源车以外,我们日常生活中所有应用锂电池的产品,包括电动两轮车、电动工具、智能家居、无人机、园林工具等等,这些产品的使用安全都需要具有良好热管理能力的电芯保驾护航。同时,也需要良好的整体设计和正确的使用习惯,由锂电企业、产品生产企业和消费者三方合力,共同保障锂电产品使用安全。”
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第1个回答  2020-10-19
不过目前,新能源汽车搭载的多为三元锂电池,国内电池企业生产多以523材料为主,其单体能量密度在160~200Wh/kg;部分企业能量产622材料,单体能量密度可达230Wh/kg,这些产品都很难在2020年达到单体能量密度300Wh/kg的国家规划要求。

比克电池突破了这一瓶颈。通过对正极和负极材料的改进,并改善电解液、耐高温高强度隔膜、补锂工艺、电池安全性控制结构等技术,比克811材料的18650-2.75Ah电芯产品能量密度高达240Wh/Kg。

比克电池相关人士介绍,早在2012年,比克电池就开始着手对高镍811工艺进行研究,并于2016年实现量产,它也是国内唯一一家能量产高镍811材料体系三元电池的企业。

江淮iEV7S能具备长续驶里程优势,就归功于它搭载的是比克18650-2.75Ah电芯,同样应用此款电芯驱动的零跑LP-S01也表现不俗,其整包电量36kWh,最大续航里程为360km,NEDC工况下为250km。

经过技术的不断升级,比克电池最新动力电池产品——18650-3.0Ah,电芯能量密度可达250Wh/kg,这是国内能量密度最高的圆柱形动力电芯,可支持电动乘用车500公里超长续航里程。郑州比克品质中心副总经理曹汉澈表示,这款电芯的单体能量密度已经具备和韩国三星、日本松下动力电池相近的水准。

“如果从市中心到远郊通勤,以70公里计算,比克3.0电芯一周只需充电一次;如果按照上班每日往返35公里计算,比克3.0电芯每月仅需充电两次。” 比克电池副总裁王潘介绍道。

经受住温度的考验

除了能量密度,电池温度,也是影响续航里程的主要因素。

研究表明,当温度跌落至−10℃时,电池放电能力会相应降低,车辆的续航里程将缩减40%。而在高温环境下,输出功率则会降低,电池的续航能力同样受到很大影响。只有电池在20~35℃的温度下,高速行驶状态、快速充电时间、续航里程才会得到很好的保障。

所以对高比能电池包进行温度控制,成为保证整车性能必不可少的环节。

目前行业内主要有三种控制电池温度的技术手段:风冷、液冷、直冷。在业内专家看来,液冷是性价比最出众,并且技术相对成熟的方法,特斯拉、宝马i3等高端车型上采用的都是液冷技术。

比克电池自主创新研发了一套电池液冷系统。李丹介绍,比克的液冷系统,第一是可以降温,电芯发生热失控而温度升高时,可以通过液冷技术降低温度,有效提高安全性;其次是在严寒环境中,液冷系统会为电池包加温,使电池在合理的温度区域内工作,提高电池寿命。

除此之外,比克电池在原材料方面也独立开放正极保护添加剂,率先引入负极陶瓷涂层和陶瓷隔膜,提升电芯的热安全性、高温循环性能并减少热量,以此保证电池在不同温度下的稳定性能。

江淮iEV7S就是基于比克的液冷系统,打造了整车智能温控技术,很大程度消除了纯电动汽车受制于温度、气候、地域的影响,同时也提高了电池系统循环寿命以及整车的续航里程。

比克电池方面介绍道,为适应不同环境温度下的行驶条件,比克电池跟随整车经受了超强的环境考验。经过不断的测试,比克电池在零下20℃的放电率可达85%,领先行业平均水平。

严格的安全保护机制

保证电池温度,从一定意义来看就是保证电动车的安全。

对于锂离子电池来说,热失控是最严重的安全事故,它会引起锂离子电池起火甚至爆炸,直接威胁用户的安全。今年以来,国内外发生数起电动车起火事故,再度引起各方对动力电池安全性的质疑,如何防控动力电池风险,成为业界讨论的重要问题。

“电池安全的核心在电池管理系统。”比克电池副总裁李凤梅表示,比克电池始终强调安全一致性,并采用严格的生产管理制度及多重解决方案,保护电池的“芯”安全。比克电池技术研究院院长骆兆军也介绍道,为充分保证电芯的安全,比克经历了上千次不同爆破实验。搭载比克18650-2.75Ah电芯的江淮iEV7S,为国内首款通过整包热失控测试的车型。

针对产品制造的不同流程,比克制定了相应的安全保障方案:在单体电芯生产上,从电芯设计、材料筛选到生产环节,都实施高智能化管理,确保电芯生产的一致性。同时,比克采用特殊的泄压阀设计,确保电池在极端过热及滥用情况下,有效及时地进行热释放。

“通过优化化学体系和结构件,比克电池实现电芯能量从壳体顶部和底部泄压,而不会通过壳身开裂释放,同时确保单颗电芯起火爆炸不会引发整包连锁失效,成功实现fail-safe技术。” 比克电池研究院副院长李艳斌说道。

目前,比克21700系列的4.8Ah产品已批量交付,是全球21700最高容量产品。比克将通过不断的创新研发结合智能制造,引领中国锂电进入高能芯时代,追求技术、材料、生产工艺等方面的不断提升。
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