奇瑞新能源曾祥兵：從設計、材料、工藝等維度提升軟包模組成組效率
圖為奇瑞新能源汽車技術有限公司電池系統部部長曾祥兵發表主題演講
日前，“第二屆新能源汽車及動力電池（CIBF2021深圳）國際交流會”在深圳舉行，在“全周期打造‘更安全’的軟包電池”專場論壇上，奇瑞新能源汽車技術有限公司電池系統部部長曾祥兵發表了主題為“車用軟包電池成組提升與保護措施”的演講。
曾祥兵表示，在全球電動汽車市場持續增長的大背景下，軟包電池憑借能量密度高、外形可靈活設計、內阻小等諸多優勢，將迎來持續高速發展。預計到2025年，軟包電池的裝機量將達100GWh。
在模組成組效率方面，曾祥兵認為，軟包電池模組成組效率的提升既可以帶來直觀的經濟效益（成本），又利于電池重量下降、系統能量密度提升等目標的實現。軟包電池模組此前多為非標準模組，成組效率較低，在75%左右；逐步替換為標準模組后，軟包電池模組成組效率有所提升，可達到85% ；在未來，軟包電池模組將逐漸發展為大模組，成組效率有望達到95% 。
那該如何提高軟包電池模組成組效率呢？曾祥兵表示，可通過軟包電池的輕量化設計、空間利用率提高、電芯能量密度提升等途徑實現。
其中，軟包電池的輕量化設計包括模組輕量化（從設計、材料、工藝等方面入手）、系統輕量化、新材料新技術應用等方面；空間利用率提高包括電芯排布方式改進、標準化平臺化（包括殼體平臺化、模組尺寸標準化、電氣架構、電池管理系統、標準化測試驗證流程等方面）、集成化大模組化等實現方式；電芯能量密度提升則涉及材料體系的演變、結構尺寸的調整等。
談及軟包電池安全設計，曾祥兵認為，可從五個方面進行全面提升。
第一、處理好軟包電池膨脹問題。曾祥兵介紹道，軟包電芯膨脹抑制技術的開發設計階段，需要將通過***段、驗證手段全面收集到的基礎數據應用到軟包電池模組結構上，再用力學模型表達出來。
第二、機械安全。具體分為六方面的工作：1、抗振動的設計：要做好仿真分析并優化結構振動試驗驗證。2、抗擠壓設計：需要依據車輛碰撞特性結合仿真設計箱體結構，實施碰撞試驗驗證。3、密封設計：做到有效密封結構的平臺化，驗證手段包括氣密檢測+水密驗證 。4、抗球擊設計：依據車輛底盤特性，分析刮底失效形式，做好仿真及結構優化。5、抗沖擊設計：建立結構件抗沖擊規范，實施仿真分析、試驗驗證。6、抗碰撞設計：依據車輛碰撞特性，結合箱體結構仿真設計，做好碰撞試驗驗證。
第三、熱安全。曾祥兵分析道，軟包電池的外部火燒安全設計關鍵是電池包零部件的阻燃性能和隔熱結構及材料應用。而熱擴散安全設計的核心在于：從整車乘員安全出發，通過對不同工況的電池熱失控本征分析對比，分析并驗證不同條件下的熱擴散傳播路徑，形成多種可實施的熱事件報警方案和熱擴散防護方案，最大程度保護車上人員和財產安全。
第四、電氣安全。曾祥兵表示，動力電池，尤其是純電動汽車的動力電池，電壓一般為300V以上的B級電壓，設計時必須考慮絕緣防護、電連接、過流短路保護、高壓互鎖等方面的電氣安全。
第五、功能安全。曾祥兵建議，功能安全設計目標必須貫穿電池包的整個產品生命周期，要從整車的安全貫穿于整車開發的流程、目標中，再逐步分解到系統、模組，以此形成完整的循環。
“我們要通過強化安全設計理念、規劃安全設計流程等方式，保障制造出的軟包電池更安全、更可靠。”曾祥兵總結道。
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