充電過程中 BMS 發(fā)生故障,造成電池安全性出現(xiàn)問題該怎么辦?
第一點就是我們通常會提到的電池在設計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性的考慮。從電芯、模組到封裝的三個環(huán)節(jié)入手,實現(xiàn)可靠性、壽命性能和內(nèi)阻三方面性能的平衡。
比如說,如果充電過程中 BMS 發(fā)生故障,很容易造成電池安全性出現(xiàn)問題。所以遇到過充情況時,必須嚴格控制電極與電解液之間的發(fā)熱。
這個問題怎么解決呢?遠景 AESC 提升了正極材料的熱穩(wěn)定性,增加了隔膜的耐熱性,然后通過在電解質(zhì)中添加特殊化學物質(zhì),使其在電極表面更不容易發(fā)熱。以此來保證電池過充狀態(tài)下的安全性。
對于即將投產(chǎn)的 Gen-5 811 AIoT 動力電池,遠景 AESC 中國研發(fā)中心負責人林玉春博士介紹了他們所做的工作:簡單地說,遠景 AESC 的硅碳 811 電池通過改變 NCM811 正極材料的表面結構,提高與電解液的高壓匹配,重點解決兩大安全相關問題:產(chǎn)氣能不能控制好,散熱能不能降低。
遠景 AESC 在 811 表面增加了添加劑,能夠讓體系更穩(wěn)定。原材料需要通過多項測試去驗證材料穩(wěn)定性。研發(fā)過程中,首先是保證材料化學結構的電化學反應穩(wěn)定性、產(chǎn)氣穩(wěn)定性,以及熱穩(wěn)定性;在更高溫度的情況下不會發(fā)生結構分解,提供安全性能。
在模組級別的設計上,遠景 AESC 在給日產(chǎn) Leaf 設計的電芯在充放電過程中產(chǎn)熱比較小,循環(huán)過程中的溫升也較低,成組以后的放熱好控制。而此次遠景 AESC 還升級了電池的冷卻系統(tǒng),結合先前多品種整包量產(chǎn)的經(jīng)驗和仿真驗證能力,為主機廠提供不同定制化方案。
到了 Gen5-811 AIoT 電池體系,遠景 AESC 提出了可定制化方案:如果整車設計當中的功率要求需要大功率充放電,熱量比較大,遠景 AESC 會和整車配合,定制化設計整包的熱管理系統(tǒng)。
從 BMS 角度講,遠景 AESC 的邊界條件控制得很嚴格,通過大量的測試驗證,明確定義清晰的電池的析鋰窗口以及發(fā)生熱失控的邊界條件,進而在 BMS 對產(chǎn)生析理和發(fā)生熱度失控的兩端進行嚴格的控制,確保電池不會出現(xiàn)熱失控風險。這種控制已經(jīng)在日產(chǎn) Leaf 上被證明是非常有效果的。
第二點是遠景 AESC 引入了 AIoT 的概念,將大量傳感器連接到電池,從中獲得電池的使用方法、輸入輸出電流、環(huán)境溫度、環(huán)境震動、行駛距離、地址位置等數(shù)據(jù),并使用 AI 對這些數(shù)據(jù)進行分析。
數(shù)據(jù)的分析結果既可以追溯和驗證電池設計方案的優(yōu)缺點,還可以把數(shù)據(jù)連接到遠景的可再生能源網(wǎng)絡,在能源體系管理中輸出經(jīng)驗和數(shù)據(jù),最終形成生態(tài)閉環(huán)。
這就是前文提到的,遠景 AESC 為什么會在自己定義的競爭力之中,除了安全還加上了智能的要素。
l 鋰損失,SEI膜的生成、破壞,負極析鋰等都會消耗Li資源
l 正極活性物質(zhì)損失:正極材料顆粒破碎,粘結劑分解和正極材料晶體結構改變等因素,會導致一部分正極活性物質(zhì)失去嵌鋰等能力;
l 負極活性物質(zhì)損失:活性物質(zhì)脫落,粘結劑分解等因素,都會導致部分負極活性物質(zhì)顆粒失去與導電網(wǎng)絡的導電連接,從而使其無法嵌鋰,造成鋰離子電池容量損失
這里我們正常估算,都是按照日歷和壽命結合,目前大量的模型基礎和實驗基礎都是這么來的,無非模型從數(shù)據(jù)抽象中做一些簡化。由于這塊大家只要有足夠的經(jīng)費都能做出一些數(shù)據(jù),而且可以通過不斷優(yōu)化有提高,所以可以進行一定的統(tǒng)計參數(shù)分析,評估模型置信度。這個工作不好做,只能靠一段時間去采集樣本,來豐富,從電芯來的數(shù)據(jù)作為基準,校準出來基于地理和使用的數(shù)據(jù)進行核對。
l 基于GPS的數(shù)據(jù)、基于休眠之前的溫度和休眠起來的溫度記錄數(shù)據(jù)都是比較有價值的
l 基于電池在生命周期經(jīng)歷極端的溫度和使用情況,也需要做記錄
l 內(nèi)部的SOH估算算法的數(shù)據(jù),作為采樣數(shù)據(jù)的比對結果
事實上,本身SOH的數(shù)據(jù)只是個趨勢,在開發(fā)這個電池的容量下降模型的時候,就是破費功夫的。從我個人的觀點來看,盡力而為,在某一段的樣本進入出質(zhì)保的狀態(tài)之后,可以集中去觀測一下。
















