2021年3月19日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合電池中國(guó)網(wǎng)共同舉辦的第二屆新能源汽車及動(dòng)力電池（CIBF深圳）國(guó)際交流會(huì)在深圳隆重召開。大會(huì)期間，奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司電池系統(tǒng)部部長(zhǎng)曾祥兵以《車用軟包電池成組提升與保護(hù)措施》為題發(fā)表了主題報(bào)告。

以下為演講實(shí)錄：

我今天的主題是講軟包電池組成的提升與安全的設(shè)計(jì)。從幾個(gè)方面：1.軟包電池市場(chǎng)的規(guī)模和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；2.軟包電池模組發(fā)展趨勢(shì)；3.成組提升；4.安全設(shè)計(jì)。我們可以看到，電池有軟包、圓柱和方形，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，2016年到韓國(guó)三星、LG，他們各有自己的特色，我們對(duì)軟包的技術(shù)路線，在主機(jī)廠來(lái)說(shuō)沒(méi)有特別的偏好，或者是不喜歡的狀態(tài)，這都是我們可接受的技術(shù)路線狀態(tài)。我們也可以看到，（圖）這是某行業(yè)的預(yù)測(cè)，到2025年到100Gwh的量，軟包未來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈也是會(huì)非常火爆的。

這是我預(yù)測(cè)軟包電池組裝效率的趨勢(shì)，之前是以非標(biāo)狀態(tài)為主，這個(gè)成組效率是偏低的，后來(lái)把軟包變成標(biāo)準(zhǔn)模組，乘用車的空間適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的模組，所以承載力就有提升。未來(lái)是大模組，大模組是比較虛的概念，它是模糊概念，不一定是很大的模組，有可能是把電芯從現(xiàn)有的尺寸擴(kuò)大，我們做了測(cè)試，成組能達(dá)到95%，電芯等同于模組的狀態(tài)，這一塊還有很大的空間。

從模組的組成效率提升來(lái)看，應(yīng)該會(huì)從幾個(gè)方面：1.輕量化設(shè)計(jì)；2.空間利用率提升；3.電芯能量密度提升。輕量化的設(shè)計(jì)是從模組、系統(tǒng)、新材料、新技術(shù)，模組用更新的材料和系統(tǒng)的上下游，比如說(shuō)剛才就有一個(gè)同行介紹箱體，現(xiàn)在用的是鈑金、鋁合金，我們用高強(qiáng)度的塑料就能改進(jìn)咱們的狀態(tài)。空間利用率是怎么把電芯的排布空間和整車的空間邊界做得更加的規(guī)范，不要有一些浪費(fèi)的空間放在那里，這是我們應(yīng)該要做的工作。還有集成化的大模組技術(shù)。如果把電器能量密度提高，整體效率會(huì)有大的提升。

輕量化會(huì)從幾個(gè)角度，以左邊的箱體為例，從設(shè)計(jì)、工藝、材料入手，設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，希望有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，比如說(shuō)做平板或者是挖空的板，重量就會(huì)有一些變化。用的復(fù)合材料，最近看到PCM的材料，它會(huì)比PP還要輕，強(qiáng)度還要高，可能成本會(huì)有一點(diǎn)上揚(yáng)，就看取舍在哪里。下殼體，鋁合金是2.7，鎂鋁合金強(qiáng)度會(huì)上升，這也是突破。還有工藝上，所有工藝的連接都是鞣酸和激光焊接的狀態(tài)，還可以用到粘膠的結(jié)構(gòu)，就是小螞蟻的車身，鋁合金的狀態(tài)都是用膠粘的，架構(gòu)的密度是比金屬輕的，這都可以提升材料的性質(zhì)。

另外是標(biāo)準(zhǔn)化和平臺(tái)化的研究，這個(gè)研究會(huì)怎么提升效率呢？這個(gè)效率有很多種，比如說(shuō)生產(chǎn)效率、利用效率、開發(fā)周期的縮短、風(fēng)險(xiǎn)的減少，這也是能提高效率的。我們也提倡平臺(tái)化，把物料規(guī)模化，可以在不同供應(yīng)商之間通用，總體的工藝成本管控也是比較科學(xué)一些。

我下面談一談軟包的安全設(shè)計(jì)，昨天魏老師也在講軟包電池一個(gè)大的特性——膨脹。膨脹是不是一定就是錯(cuò)的呢？任何電芯都有膨脹，怎么樣抑制膨脹對(duì)電池的影響？那就是我們要去做的工作。可能會(huì)有這樣一些原因，也有可能有一些影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素。怎么去優(yōu)化它？應(yīng)該要做兩大塊：1.電芯廠在電芯開發(fā)過(guò)程當(dāng)中，如何控制膨脹率，如何測(cè)試膨脹率到底是多少，而且是全生命周期的，通過(guò)仿真手段、驗(yàn)證手段把基礎(chǔ)數(shù)據(jù)摸索透，再把基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用到結(jié)構(gòu)上，再把模組結(jié)構(gòu)用力學(xué)模型表達(dá)出來(lái)，這在設(shè)計(jì)階段中，第一個(gè)工作就做完了。

2.現(xiàn)在所有開發(fā)過(guò)程的驗(yàn)證時(shí)間都非常的短，所有的時(shí)間都特別短。現(xiàn)在的開發(fā)周期大家都覺(jué)得可以很快，如果有長(zhǎng)達(dá)2年周期的驗(yàn)證，可以把模組循環(huán)周期、樣板周期做測(cè)試，把膨脹測(cè)試到位，至少在這個(gè)角度上能夠起很大的作用，這也是我們重點(diǎn)要考慮的。呼吁同行多積累一下，因?yàn)殡妱?dòng)車發(fā)展有十年了，多積累數(shù)據(jù)，可以作為行業(yè)交流的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，肯定對(duì)未來(lái)的電池應(yīng)用產(chǎn)生很大的幫助。

從機(jī)械按照上做很多工作，會(huì)分為六大塊：1.抗振蕩的設(shè)計(jì)。振動(dòng)是強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)上做好仿真；大家普遍驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)標(biāo)，國(guó)標(biāo)是門檻，企業(yè)電池廠和主機(jī)廠應(yīng)該高于國(guó)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能讓客戶有更好的產(chǎn)品應(yīng)用體驗(yàn)，早期采用更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，最早的車2014年上市，到現(xiàn)在為止沒(méi)有因?yàn)檎駝?dòng)而失效，這個(gè)工作要做細(xì)的。2.抗擠壓設(shè)計(jì)。我們面對(duì)著新能源汽車應(yīng)用和傳統(tǒng)汽車應(yīng)用不同領(lǐng)域的概念，原來(lái)傳統(tǒng)車碰底盤就是底盤壞了，但是現(xiàn)在的電池跟傳統(tǒng)汽車產(chǎn)生一些變化，就好像油箱撞壞了就會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。現(xiàn)在這一塊做的工作，怎么把底盤防護(hù)更加有效，但也沒(méi)有辦法做成裝甲車，難度有點(diǎn)大，怎么樣找到最優(yōu)的合理設(shè)計(jì)。3.密封設(shè)計(jì)。進(jìn)水肯定會(huì)產(chǎn)生短路的影響，怎么樣保證在全生命周期（10年）的使用，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室要求是做完疲勞振動(dòng)、循環(huán)壽命測(cè)試后，還要再去做RPX7和RPX9的實(shí)驗(yàn)，以此保證電池包的防水性能。現(xiàn)在可以保證電池在24小時(shí)內(nèi)的泡水，讓它免于浸水狀態(tài)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)有所提升，對(duì)下大雨、暴雨，有很好的抵抗；4.抗沖擊的設(shè)計(jì)。尤其是路面上不平，有一些大石頭，這也要做一些工作。整車是要帶著電池包做碰撞，不光是單件，整車也要做碰撞。從機(jī)械上全方位防護(hù)，等等。

電器安全能夠做的工作非常多，真的發(fā)生時(shí)，短路保護(hù)、人體觸摸防護(hù)等等，這都是我們需要做的工作。現(xiàn)在也比較火，新聞也比較多，這一塊的工作也比以前有了很大的重視，新的阻燃材料、隔熱材料都在推，能夠加強(qiáng)模組和模組的隔熱，或者是熱傳導(dǎo)的阻擋，因?yàn)槟芰棵芏炔粩嗫焖俚牡瓦f進(jìn)，所以讓大家認(rèn)為能量密度是第一件事情，把安全的事情往后放了。這兩年鼓勵(lì)政策在淡化，我覺(jué)得我們應(yīng)該回歸到設(shè)計(jì)的本性，安全是在首要的位置。我們應(yīng)該不要吝嗇阻熱和阻燃的措施應(yīng)用，這可能會(huì)降低能量密度，但會(huì)更好的提升能量安全。

我們做熱安全上，進(jìn)一步控制熱失控，延長(zhǎng)發(fā)生的時(shí)間能保證生命和財(cái)產(chǎn)，我們要做熱失控本質(zhì)的處理、熱傳播的分析、預(yù)警方案、防護(hù)方案等一系列的工作，最大的保護(hù)乘車人身和財(cái)產(chǎn)安全。

功能安全上也提得越來(lái)越多了，功能安全更多是停留在電池管理系統(tǒng)。電池安全設(shè)計(jì)是一個(gè)重中之重，要從整車的安全貫穿于整車開發(fā)的流程中、目標(biāo)中，然后逐步分解到系統(tǒng)，再分到模組，以此形成完整的循環(huán)。我們?cè)诿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)都要做好應(yīng)有的安全設(shè)計(jì)的工作。

未來(lái)電芯與模組制造能力、工藝水平在不斷的提升，軟包電器的一致性也會(huì)不斷的提升。隨著軟包模組慢慢地跟方形電池走標(biāo)準(zhǔn)化模組和大模組發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)于成本也會(huì)越來(lái)越有解。在軟包技術(shù)發(fā)展和方形電池發(fā)展上，我們還是要做更多的工作。要以電芯的自身安全、高能量的優(yōu)勢(shì)上，先強(qiáng)化安全設(shè)計(jì)的理念，規(guī)劃設(shè)計(jì)的安全設(shè)計(jì)流程，制造更安全、更可靠的流程，我的分享就這么多，謝謝大家。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載！）

掃描下方二維碼，關(guān)注“第二屆新能源汽車及動(dòng)力電池（CIBF深圳）國(guó)際交流會(huì)”直播專題！

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >