動力電池的安全防護技術(shù)研究
圖為國軒高科工程研究院常務副院長楊續(xù)來做主題演講
為了幫助企業(yè)客觀分析2016年動力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動力及儲能電池的開發(fā)應用，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場年會暨2016年第一屆動力電池應用國際峰會、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”于11月14日在北京拉開帷幕。本次年會聚集了來自政府主管部門領導、知名科研機構(gòu)專家、新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機構(gòu)代表以及媒體記者等500多人參會。
在本次會議上，工程研究院常務副院長楊續(xù)來做了題為《動力電池的安全防護技術(shù)研究》的專題報告，以下是根據(jù)速記整理的內(nèi)容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
楊續(xù)來：感謝張總，感謝中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會的邀請。本來說下午做梯次利用這塊，后來想了一下梯次利用我們也在做，包括剛才中國汽車技術(shù)研究中心的標準我們也是參與的制定方。因為回收技術(shù)這塊，此前百人會在青海的時候講過一次，所以我想換一個話題講，安全。因為安全我覺得基本在行業(yè)上來講是永恒的話題，加上此前也提到了行業(yè)各種電池安全都備受關(guān)注。我現(xiàn)在講一下國軒從安全方面的想法和我們自己的探索，不一定成熟，僅供大家一起分享。
今天我的報告分了三塊：
第一，從產(chǎn)業(yè)背景簡單提一下。
第二，包括國軒眼中自己的眼中或者行業(yè)對國軒的印象。
第三，產(chǎn)業(yè)探索。
簡單的寫了一下，從新能源汽車來說，目前已經(jīng)是我們國家工業(yè)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵，“十二五”，剛剛過的這一年，37.9萬輛已經(jīng)達到了預定的目標，“十三五”也提出了這樣的規(guī)模，國家這樣提出來肯定有它的道理，繼續(xù)完成“十三五”規(guī)劃肯定不是問題。另外，政策層面、市場層面來說。200公里—600公里，高鐵，就像我從合肥過來每次4個半小時，比坐飛機方便多了，600公里以上飛機方便，200公里以下，基本上這個里程留給了新能源啟程的市場，政策+市場雙輪驅(qū)動肯定能完成“十三五”的新能源汽車規(guī)劃。
動力電池作為新能源汽車的核心零部件，我們這里也簡單列了一下。目前從續(xù)駛里程，一定程度上制約了新能源汽車的發(fā)展。整個發(fā)展趨勢來講，肯定是向高比能、高安全的基礎上是長壽命加上低成本。美國提出了“電池500”項目，目標2025年做到500Wh/kg。整體來說，成本也是逐年下降的。這個圖是從國際能源署，他們把從2008年甚至2020年整個發(fā)展趨勢做了分析，從這個層面來講，整個成本是逐年下降的，更驗證了成本是下降的，能量密度也是逐年提升，尤其看點狀圖，當然這里面也列了幾個，特斯拉電池成本目標，還有通用電池的成本目標能量密度，下面這句話就是說，高比能、高安全、長壽命、低成本，這是整個電池的發(fā)展趨勢。
始終在提高安全，到處都在提，高安全我們想，其實安全和能量密度是相悖的，要它高安全，又要高能量密度，這個很難做到的。就像裝1Wh，這是簡單的換算關(guān)系。換算完了，只要有能量肯定就是不安全的，能量裝的越多就越不安全，這是肯定的，當然這里邊牽扯的比較多的，行業(yè)里面，像磷酸鐵鋰出問題就是煤球的燃燒方式，不會出太大問題，而三元，從中國汽車技術(shù)研究中心研究結(jié)果來看，速度是非常快的，快速燃燒，后面也會有我們自己的一些測試數(shù)據(jù)。
我們也看一下像這樣一個安全，近段時間比較火一點的，當然也不一定恰當，還是以三星手機為例，能量密度非常高，或者向安全方面走。既然會出安全事故，如果講到起火，可能核心點，一個是可燃，達到著火點，包括這里面還有助燃物。我們剛才會說三元的安全問題，我們更多的來講，不管我們是從測試結(jié)果來講還是本身的分析來講，因為本身從結(jié)構(gòu)來看不需要外界提供氧氣可以燃燒起來，磷酸鐵鋰是不會的，從這個安全本身上是無法解決的。
前面我們對安全、對整個行業(yè)有簡單的判斷，后面對國軒有什么影響。國軒，第一，我們是專注于新能源汽車動力電池。我們是06年成立國軒高科，2016年成功登錄A股市場，這是我們目前來說用10年時間，我們從普通的一個本土的企業(yè)逐步走向區(qū)域性或者國際性的企業(yè)。中間經(jīng)歷幾年，08年、09年的時候，國內(nèi)的“十城千輛”剛剛起來的時候，2010年的時候我們首先向合肥推出了585臺新能源純電動轎車和100多臺的大巴車，這個其實是從國內(nèi)包括全球來說最早做新能源汽車商業(yè)化運營的企業(yè)，此前在這個時間點之前，沒有哪一家企業(yè)或者相關(guān)的包括全球的機構(gòu)大規(guī)模的推廣新能源汽車。同時我們在整個行業(yè)來說，因為這幾年我們對行業(yè)的判斷，我們從產(chǎn)業(yè)方面釋放的相對比較慢，因為我們做的早，同時2014年以前，從銷售額或者產(chǎn)量來說，一直處于全國的前面。
同時“十三五”高比能電池的項目，國軒高科也是作為首批承擔國家新能源汽車重點試點專項的企業(yè)之一，目前國軒、CATL、力神，我們承接了這個科技部的300Wh/kg這個項目，我們目標也是做到高比能、高安全、長壽命、低成本。
國軒除了做電芯、做PACK，國外從材料做起，我們從材料做的工作目前是比較多的。從系統(tǒng)來說，我們會逐步的從單向安全向系統(tǒng)安全轉(zhuǎn)變，同時我們講從主動、被動或者本身的安全和設計安全，共同促進我們整個安全的事情。從整個路線來說，我們是鐵鋁和三元并行，很多人問國軒為什么三元做的這么慢，三元我們儲備很多年，只是一直在根據(jù)市場狀況進行判斷，覺得什么時候向市場推才開始推。目前鐵鋁也是從目前的130、140向上走，鐵鋁的空間是非常大的，還是有它可挖掘的空間。同時，對它固有的一些特性，三元電池因為能量密度高一點，可以在乘用車、高端市場推廣，能量密度也是逐年提升的。我們的電池型號目前相對比較單一，我們就三款方形、一款圓柱。
下面就是針對具體的安全我們做的一些探索工作。具體安全方面，我們是從材料做起，其實我們更多的是關(guān)注從材料本身的安全再向材料的匹配、電芯的設計、制造，然后到整個的服務，以及整個監(jiān)控體系，這塊是比較完整的體系，這塊也是相對來說如何保證我們的產(chǎn)品在市場上是安全的。
從材料本身來說，我們目前用NCA這套設備，基于我們的市場對材料進行了比較。本身安全必須材料是安全的，如果材料和電解液等等這些副反應比較高，本身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，你想做安全也難。對于這塊我們逐步在加強高比能三元的產(chǎn)業(yè)化，同時也會對這些材料進行改進和提升。
第二塊，材料匹配，材料匹配為什么放在這一頁？目前從行業(yè)來說，電解液不成熟的前提下，我們用普通的電解液，到圓柱、軟包、方形都嘗試了我們?nèi)绾巫霾牧掀ヅ洌覀冇眠@樣一個高鎳的5V的鎳錳酸鋰做匹配，壽命可以說1C，2000次可以做到95%的能量保持率，從這幾個數(shù)據(jù)來講，我們目前逐步在摸索材料和電解液包括正、負極之間如何匹配，這些工作目前也是在進行中。當然這里面我想，更多的還是在材料的匹配，從這個角度如何改善我們電池的壽命和相關(guān)的安全。
第三塊，設計。設計我們也做了很多，這是測試，從內(nèi)部保證安全。后面優(yōu)化設計，早期可能拍腦袋，正極、負極到底是什么，現(xiàn)在我們更多的是從數(shù)據(jù)說話，同時對制造，我們后期逐步也在優(yōu)化，從自動化設備，包括整個體系，能做出來的就是合格的，當然做出來就是合格其實很難，更多的是希望朝這個方向走。第三塊，系統(tǒng)，其實目前也在摸索，并且進一步的在向前推。對MES，我想整個監(jiān)控必須做到比較完備的，不至于在這塊出問題。
安全防護，做防火的或者防爆的，這個我想行業(yè)里面大家都在用的。我們這里面也放了一個圖，放了一只30安時的電芯在箱子里，下面的時間來講，其實這個箱子里面只放了一只電芯，從左下角這個電池放到這個里面，引爆，這個火是非常大的。但是我們想了一下，用我們這套滅火系統(tǒng)，能夠在3秒鐘立馬把這個火滅了。同時再往下3秒，只有一點煙、明火一點沒有。所以10分鐘開箱的時候，里面炸的不像樣了，但是我們這套滅火系統(tǒng)是安全的。
遠程監(jiān)控方面，我們也是逐步在做我們的遠程監(jiān)控體系，因為剛剛中國汽車技術(shù)研究中心也提了，梯次利用必須要知道整個電芯的運營情況是什么樣，我們這里面更多的是對于電芯的運營規(guī)律、數(shù)據(jù)的分析，同時對于安全實現(xiàn)預警，這塊的這種數(shù)據(jù)其實更多的能夠用在我們將來梯次利用作為一個系統(tǒng)數(shù)據(jù)，能夠搞清楚電芯在生命周期是如何用的，對將來梯次利用也是一個重要的數(shù)據(jù)。
這個也引用了一個數(shù)據(jù)，為什么把引用的圖放在這里。這個圖不止是國外這邊，更多的關(guān)注也是安全的。我放在恒心這個地方，其他的數(shù)據(jù)不管是成本的數(shù)據(jù)還是能量密度的提升或者相關(guān)的變化，我有一個點，更多的是講安全，也就是說從行業(yè)發(fā)展來講，我不管怎么變化，不管怎么動，能量密度再怎么提升，是安全可靠的，這個是保證一切或者是比較和諧發(fā)展的基礎。
最后我提一下，從國軒來講目前我們也是在積極構(gòu)建行業(yè)生態(tài)圈，從研發(fā)層面和整個產(chǎn)業(yè)這塊也是逐步發(fā)展，更多是以合作或者合作模式向前推，目前在高校方面，更多的希望做工程研發(fā)包括共享研發(fā)成果這塊的資源。在產(chǎn)業(yè)界，我們更多的希望在產(chǎn)業(yè)的合作和資本的合作，共同推進這個產(chǎn)業(yè)共同的發(fā)展。這里面我們也是非常期待或者非常歡迎，如果比較感興趣的專家或者行業(yè)里面的老師，能夠加盟或者支持國軒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能夠與行業(yè)共同進步、共同發(fā)展。
我的報告就是這些。謝謝！
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