2021年3月18日，由中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會聯合電池中國網共同舉辦的第二屆新能源汽車及動力電池（CIBF深圳）國際交流會在深圳隆重召開。大會期間，同濟大學汽車學院副院長魏學哲以《軟包電池控制系統技術與算法分析》為題發表了主題報告。

以下為演講實錄：

這個會議是做軟包的專場，給我提的是定型的作文：談談軟包電池在汽車領域應用的事情。軟包電池在汽車上應用也很多，我們也一直很關注這個事情，特別是最近兩年。

大家也會看到電池過去是材料技術進步比較快，但是最近有很多結構上進步，比如說刀片電池、CTP、CTC等壓縮非活性材料的空間和重量。軟包電池能量密度會高一些，軟包電池被關注也是理所當然的事情。

另外，我們會看到這個行業的發展，安全事故也比較多，特別是前幾年在政策的引導下，補貼傾向于高能量密度的電池，大家走得有點急了，就有一些安全事故出來。不光中國有這個事情，韓國現代、LG等問題也很突出。

為了這個行業更加穩健的發展，軟包電池所天生的安全方面的優勢就體現出來了，這是我認為的兩個關鍵點。

后面這張圖說明什么事情呢？在我們調查的電動汽車事故中，純電動都是電池在下面，在使用過程當中非常常見的問題是電池包受到擠壓，比如說馬路沿或者是路上的石子撞擊，使得電池包變形，變形程度大了就直接擠壓到電池了。從這個角度來看，軟包電池在擠壓后的變形，耐擠壓性好，這也一定程度上實現了電池系統的安全性，這是它的優點。

從我們前面的工作來看，真要是在汽車上把軟包電池用好，也還是存在相當多的挑戰。下面我簡單地把它歸納了一下，分為四大類：1.尺寸和機械設計；2.厚度、預緊力與壽命；3.結構與熱管理；4.密封、脹氣和安全性。后面簡單地從這4個方面來講一下一些工作和一些問題的看法。

第一個問題是尺寸問題，汽車行業主流是做機械出身的，做機械的人上大學就專門有公差配合的課，尺寸問題是機械問題的第一個問題，很多汽車企業選硬殼電池而不是軟包電池，很重要的原因就是尺寸控制不住，我不知道這個尺寸到底是多少，在整車間有尺寸的要求下，對軟包電池的尺寸誤差提出了很高的要求。軟包尺寸確實還有兩面性，既有好的一面，也有不好的一面，在單體層面解決還是某種層面解決？不管哪種層面都是要非常嚴肅地看待尺寸控制的問題。

尺寸問題還有膨脹的問題。充電、放電的時候會吸放，要么是力變化，要么是尺寸變化，這是一個難免的事情。剛剛講了預緊的變化和尺寸的變化，以及充放電的過程，尺寸控制不是靜態的問題，而是動態的問題，跟充電的動態過程相關。放在一個更長周期來看，它跟電池的壽命有關系，電池壽命越衰減就越膨脹，之后尺寸會增加，壽命也會發生改變，這是一個基本的性質，我們要嚴肅面對。

預緊力大家做了很多的工作，緊也不行，松也不行，要適合才行。

太緊了會貼到隔膜上去，在較大外力下，會存在化學降解的問題，這是機械和化學降解相互耦合的關系。剛剛看到這個力隨著充放電電流的變化而變化，隨著壽命的變化而變化，所以充放電應該是可以動態調整的力。

還會看到膨脹的特性，從壽命的膨脹特性來看是可以打一個“勾”的形態，基本上是線性的增長方式。這是過程當中對它的特性要研究清楚。

硬殼也同樣存在這個問題，但因為它有殼在這里，軟包沒有這個，模組設計就非常重要。還有非常重要的一點是熱的問題，前面也有人講到熱管理容易做，我認為這是問題的一面，它也有不容易的一面，一般來說比較大和比較長，熱的傳遞有三個方向，如果是在厚的方向是容易傳導的，現在乘用車來說，散熱面是在底部，如果在Z方向傳導熱是非常不容易傳導的，對軟包電池是非常大的問題。

它解決這么幾個事情：導熱系數不夠，大倍率快充下發熱多，尺寸變化大，我認為這是一個非常重要的趨勢，就是汽車行業會走向快充，3C、4C的快充，甚至是更高。包括基礎設施的建設，前幾年的思路是慢充為主，快充為輔，現在來看這個思路要調整，大量慢充應用效率非常低，時間也是金錢，不光電費是錢，時間是更重要的錢，我講的意思是做軟包電池的設計，或者是軟包電池箱的設計，一定要站在適應快充的條件下考慮。軟包有兩個方式，一個是在上面的方式，一個是條狀的方式。目前做大的，特別是適應快充，顯然右邊的方式會更使用需求。軟包的傳熱，左邊的傳熱不均勻，有一個彎的路徑，電流傳遞不均勻所以發熱就不均勻，散熱不管怎么布置，基本上都是一個面，也就是說，在厚度方面散熱再好，如果不能有效的傳遞過去，這是沒有用的。

為了改進這個問題，也有人把軟包的設計接近于硬殼的思路，就是在軟包上加上導熱的金屬鋁板，可以是一片加一個，也可以多片加一個，有的方案設計里面是軟包，外面是硬殼，這個硬殼是不需要完全密封的結構，一個形狀上做約束，還能在傳熱上提高。

還有剛剛談的安全問題，軟包安全是有好處，是什么意思呢？是不爆炸。拿爆炸這個事情來談，這個要求太低了，硬殼也不能爆炸，爆炸是比較低的要求。

不爆炸之后，軟包在安全上還有什么好處呢？還有什么挑戰呢？我剛剛講了一個比較大的優勢，從我的觀察來看，軟包是耐針刺能力很差，一刺就破，硬殼是耐針刺能力好一點。

軟包耐擠壓能力好一點，在使用上，耐擠壓比耐針刺的情況多得多。過去開車的時候，汽車底部馬路牙子擠一下沒有關系的，現在就必須要考慮這個問題，特別是過去的汽車是要把底盤做低，風阻做小，現在為了照顧電池就必須做高，這對于汽車的性能是一個很大的制約，耐擠壓是一個很大的問題，這也是軟包的好處。

剛剛講了鼓包的問題，吹得像枕頭的情況，這是常見的情況。

還有電解液泄露，畢竟是焊接出來的方式，軟包是粘出來的形式，所以密封性還是一個挺大的問題，密封的邊寬了之后，有效的利用體積會降低，密封的邊窄了之后，密封度就會向下。在汽車使用環境下，高低溫的變化，在針對的情況下，在10-15年的壽命情況下，能不能做到密封的效果。

還有熱安全的問題，剛剛大家講了不會爆炸，破的地方不會有那么大的壓力堆積，但是反過來看，破的位置也不確定，硬殼電池有安全閥，會在固定的地方破，如果這個地方產生氣體的時候，會知道在什么地方破，會產生氣體，有專門的管道把氣體導出去，這樣就提高了安全性。軟包電池會破，但是破的地方不知道，汽車就沒有辦法用了，這也是它的弱點，這是做軟包系統設計需要考慮的。

上午時間比較緊張，首先說優勢，能量密度高是非常大的優勢，還有體積可變，或者是變化體積是相對容易的事情，大家看到這個行業標準化的問題，尺寸統一有優點，但也有缺點，大中小的電池都有，它就是尺寸不統一化。還有安全性相對較好，這個問題不絕對，看以什么方式。

還是回答提的4個問題：1.尺寸問題。到底在哪個問題上解決，這還是需要回答；2.成組后所受預緊力大小需結合軟包全生命周期規律調節；3.垂直方向換熱困難，難以設計熱管理系統；4.復雜工況下密封、熱失控等安全性問題規律不易掌握。

剛剛也講了，如果熱的問題不能很好的解決，它就很難來適應快充的需求，但有一些不用快充，比如說公交車、換電模式，它就沒有太多的需求，只是能量密度要求比較高，軟包應用場景是適合的。技術路線沒有絕對的好和絕對的壞，要配合合適的應用場景。

（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請勿轉載！）

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