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第三,这也是公开的资料,三星的电池系统。重点看一下电芯层面,这是90安时内部并联四个单体电池,一个卷绕式的方型电池,这个电池在单体电芯层面加了三个装置,一个是过充保护、一个是防爆阀、一个是保险丝。我只说其中的过充保护,这个电芯的外壳是正极,有一个过充保护的阀,当内部气体压力增大之后,把外壳的正极跟负极直接相连,短路,形成大电流,外部短路,过电流之后保险丝把这个断开,这个我们是值得学习的。也就是说在电芯层次进行材料、电气、机械系统的系统设计还是很值得学习的,因为我们国内在电芯层次进行机——电——材料一体化设计不多,其实它把单体电池当成了一个小系统,我们可以对比一下,日产电池的模块相当于三星大电池的电芯,就是日产是小模块,三星至少客车上是大电芯。
未来趋势来看,现在工信部300瓦时、350瓦时都是这么高的,这是国际趋势,没有办法,大家都在这么做,10年内我们真的要到350瓦时,我相信2025年350瓦时应该没有问题的,2020年300瓦时应该是没有问题的,这个从比能量角度是可以做上去的,成本也会降低,但是我们的安全性挑战会大幅提升的,比能量、安全性是一个翘翘板,所以我们现在都出这么多事,下一步300瓦时、350瓦时我们面临的挑战有多大就可想而知。我所知道的国外很多现在都是在全力攻这个安全技术,我现在牵头中美电动汽车合作,跟美方合作伙伴很重要的就是电池安全性。所以我说新一代高性能电动汽车最重要的核心技术将会是围绕300瓦时以上高比能量锂离子电池的安全技术体系,这是最核心的下一代电动车技术。
说说国内的,总体看我还是从正面来肯定我们所取得的成绩,待会儿再说问题。正面取得成绩,从材料体系,三元正极、石墨负极单体电池的安全性应该说有大幅的提高,比方说在阻燃隔膜、阻燃电解性、阻燃安全性也都有创新,取得了进展。从单体电池产品的检测结果来看,跟国外也没有特别大的差别。总之,从统计结果来看,我们和国外的相差幅度不是特别大。
我们行业的标杆企业宁德时代新能源,总体电池的安全性保持还是不错的,这是实验的东西,严格按照了国内国际标准,因为我们的电池企业也跟国外配套,也跟最著名的比如宝马这些厂商配套,所以我们其实国际的标准都是满足的。
在此基础上我要说一下动力电池还有一些前沿创新。我也举一个例子,这是我们跟德国宝马和宁德时代新能源一块做的。刚刚说三星的有熔断器、过充保护器、防爆阀,模组的我们现在电池管理系统等等,还有一个问题,自引发内短路,这是一个问题,我们的制造杂质、经常小规模的过充过放,长期积累以后会自己引发内短路,这种内短路我们现在联合开展起来第一个是实验的重复性就不好做,因为不好重复实验,我们首先做了一些重复实验的方法,把规律摸出来了,这个短路会形成三个阶段,内短路的第一阶段、第二阶段、最后一阶段。第一阶段只有电压的下降、温度基本上变化不大,第二阶段,电压下降同时温度有大幅度下降,所以我们基于这个就搞电压和温度的联合检测。
如图(ppt),这是替代实验,这是算法,这是短路的测试实验,这是结果,现在已经在CATL管理系统中间开始应用,有了这个方法我们就可以对内短路的发生过程、内短路的阻值都能精确的辨析出来,提前预警热失控事故。
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