關于動力電池的發(fā)展趨勢詳解
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-30 21:04
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我們熟知的特斯拉Model S所采用的就是18650圓柱形電池，雖然其在純電動車領域很牛，但是其電池的安全性卻是目前純電動車所使用電池種類中最危險的，也是耐久性最低的。其的循環(huán)次數只有700次左右，而國內軟包和硬殼方形鋰電池達2000次之久。
不僅循環(huán)次數低，電池的放電功率也存在問題。特斯拉Model S是一款主打性能的產品，對電池的放電功率要求較高。特斯拉Model S的前電動機功率為193千瓦，例如其搭載的動力電池容量為10度，如果要想讓這臺電動機發(fā)揮出色的性能，那么其電池的放電功率將達到19.3C，這是一個非?？膳碌臄底?。為了減小放電倍率，特斯拉通過增加電池容量來解決這一安全問題一。當電池電量達到100度時，放電倍率減小到了1.9C，這也是為什么更高性能的特斯拉所搭載的動力電池容量更高，是一種或不得已而為之的做法。
還有一個缺點是18650圓柱形電池從單體到電池系統(tǒng)過程中衰減的問題。我們國內常見的特斯拉Model S其電池單體到電池系統(tǒng)的衰減達57%。正是由于他的種種缺點，國內主流純電動車都沒有選用18650電池。
特斯拉雖采用最新21700電池其單體能量密度為280Wh/kg，然而系統(tǒng)能量密度只有150Wh/kg，這一衰減也達到了53.5%之多。然而軟包和硬殼方形鋰電池在這一過程中就有著巨大的優(yōu)勢，國內PACK做的較好的企業(yè)能夠將衰減控制到20%以內。
除了受結構限制導致的問題以外，其安全性相比于軟包和硬殼方形鋰電池也更差。“最近，因為電動汽車安全問題引發(fā)的事故層出不窮，其中大部分都是18650的事情。因此動力電池未來的發(fā)展趨勢會向方形硬殼和方形軟包100Ah以上大容量電池發(fā)展。
動力電池安全性
這是一個敏感的話題，又是一個不能回避的話題。應該說我國動力電池行業(yè)經過十年的積累，已經有了非常大的提升，特別是對動力電池的理解和認識方面，應對當下純電動車的使用是能夠勝任的。
十年的積累和探索，現(xiàn)在的新能源汽車應該滿足目前的推廣的要求，但問題也開始顯現(xiàn)出來，那就是技術這些年沒有明顯的進步。實際上，這些問題大家應該理解，一個是技術的進步不會像電子產品，6個月迭代，兩年就完全顛覆了，汽車行業(yè)沒有這么快的更新速度?，F(xiàn)在的動力電池在材料上如果沒有明顯的技術突破前，比能量發(fā)展到一定水平后就很難再有進一步的突破，與此同時，在安全性方面的負面影響會越來越大。
因為我們在追求能量密度的同時，發(fā)現(xiàn)了一個怪圈。那就是能量密度越高，安全性越差。有人說能不能再保障能量密度高的情況下做好安全性呢？其實這是一個矛盾體，在這個矛盾體中我們只能盡量的追求一種平衡。
很多人曾問，為什么燃油車著火沒有人關注，而電動車著火卻被如此重視呢？這是因為目前我們還不能夠掌握動力電池著火的規(guī)律，現(xiàn)在全世界沒有人能夠找出來某一次著火事故的真正原因因此，在我們沒有掌握鋰電池著火規(guī)律之前，把控能量密度與安全性之間和長壽命之間的平衡關系是我們不能忽視的問題，不能一味的追求某一個目標。
前途K50的動力電池就是找到了這個平衡點。并沒有一味的追求更高的能量密度。而是選擇在能量密度、安全性、高效及耐用性之間尋找最佳平衡。確保了動力電池組的電高安全、長壽命、高性能、輕量化、低能耗。
我們都知道前途K50是臺跑車，注重的是性能，但是其并沒有將安全性和長壽命拋棄在腦后。
車輛在研發(fā)階段進行了超大電流放電性能測試：模擬車輛BOOST模式下放電性能測試，車輛BOOST模式為5C放電，試驗室采用5.5C放電工況，結果表明5.5C放電經過20000次循環(huán)后沒有導致電池壽命衰減；5.5C放電經過30000次循環(huán)后會導致電池壽命衰減，在5.5C放電的情況下，可以支持駕駛員10年的使用（按每天10次，每年開車300天計算），5C可放電可以大大延長電池的壽命。
由此我們就可以看出，為了保障電池壽命，K50并沒有采用更為極端的5.5C放電，而是在保證動力電池長壽命的前下，做出最強性能。
現(xiàn)在很多企業(yè)在追求更高的單體和系統(tǒng)能量密度，為了保障更多的能量供給，正負極的電解液都不能少，只能去壓榨膈膜厚度。以前的鋰電池隔膜厚度有40微米，現(xiàn)在僅有12微米左右，這層薄膜一旦破損，后果很嚴重。2016年三星Note 7電池火災就是由于隔膜太薄導致的。
目前三元鋰電池理論的能量密度的極限在350Wh/kg-400Wh/kg左右，這里還有很多工程問題需要解決。因此如果沒有在新材料上的突破，電池比能量可能在300Wh/kg-400Wh/kg之間徘徊。只有在實現(xiàn)工程技術突破的前提下，才有可能實現(xiàn)將單體電芯能量密度提高到500Wh/kg，才有可能將電池組能量密度提升至260Wh/kg以上。
然而各種材料的開發(fā)和運用都需要在1-2年，甚至更長。目前國家一年調整一次系統(tǒng)比能量密度的做法與動力電池系統(tǒng)開發(fā)周期不協(xié)調，帶來的結果就是無法充分驗證，導致了著火事故的頻發(fā)。
EV世紀也采訪了王子冬先生對于目前很多車企采用NCM811電池的看法。王子冬先生表示：在對電池系統(tǒng)驗證不充分，以及在熱管理系統(tǒng)技術不到位的情況下，這些車型就是自己之前所提到的行走中的定時炸彈，希望車企能夠重視。
動力電池安全性問題
1、電芯制造過程中。在制造過程中對安全的要求非常高，做鋰電池的工廠沒有沒出過事故的，這里面包括LG、三星都出過事。
2、電池組集成過程中。電池單體裸露在外面，組裝成電池包時出的問題。
3、儲存過程。電池生產出來為什么要儲存，而不能直接給用戶使用。因為鋰電池的制造工藝要求太苛刻了，目前國內的水平，包括國際上的水平，這些大牌的企業(yè)都很難控制得萬無一失。只有在擱置的過程中才會讓不好的顯現(xiàn)出來。好的企業(yè)10-15天，在這期間，小瑕疵是電池的電壓衰減快一點，大的就是著火了。
4、運輸過程中。一次事故是運電池的車下長坡，10-20公里，剎車系統(tǒng)溫度過高把電池點著了。
5、使用過程。這個跟充電有直接關系，市面上所有的充電器原理全錯了，這個原理有點像我今天早晨坐地鐵，是靠后面推的方式逼得推進去。1970年發(fā)明的時候，叫搖椅電池，離子在正極和負極是來回移動?，F(xiàn)在充電過程沒有產生搖的還原法，要采用牽引式充電法，而不應該是推的方式充電。鋰在元素周期表非常活躍，就像在擠地鐵，大家都堵在門口，越擠越多，都堵在門口就形成問題。大家看到網上很多照片，都是充電的時候著火了。
6、回收過程中，問題更大，因為他會對環(huán)境造成污染。在回收的過程中電池中的有機溶劑很不好控制住，如果意外散發(fā)到環(huán)境中的話，會造成很大的污染。電解液遇到水泥，水泥就會被腐蝕，甚至連玻璃也會被腐蝕。
電解液的泄露還包括電池燃燒，目前我們還沒有辦法處理泄露到環(huán)境中的電解液，最好的辦法就是讓它全燒光。電解液里面含砩，是一種巨毒的化學物質，它經過的地方沒有生命。
7、在電池所需材料提煉過程中，也會對環(huán)境安全產生極大地威脅，這是當下需盡快解決的問題。
前途K50安全性優(yōu)勢
眾所周知，電動汽車上的動力電池組是一個非常復雜的能量系統(tǒng)，涉及面非常廣，除了電池本身有關化學、材料、結構、生產工藝、生產設備以外，儲能電池系統(tǒng)還涉及電池箱架布置結構、能量管理系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、系統(tǒng)集成匹配、各種傳感器、安全保護系統(tǒng)、系統(tǒng)一體化設計、系統(tǒng)可靠性、測試技術、試驗及家屬、日常維護調整、成本、回收等諸多方面，屬于典型的多學科協(xié)調作戰(zhàn)攻關項目。
而且在動力電池出生前就要考慮好：電池模塊的可組裝性設計、電池模塊的可安裝性設計、電池模塊的可維護性設計、電池模塊的可調整性設計、電池模塊的回收可方便拆卸設計。這些設計非常重要，不要把電池都做出來再去解決這些性能。
在方面前途汽車就做的非常出色，首先其電池系統(tǒng)是由10個標準箱串聯(lián)組成，每個標準箱都是一個單獨的個體。結構和數量進行標準化設計，可根據客戶需要進行組配，適用于不同車型。
