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电池知识

电池的安全性需要考虑哪些因素?

来源:宝鄂实业    2019-05-17 15:06    点击量:

言归正传,说了这么多我们回到问题本身,不然要引起众怒了!

新能源汽车的电池性能和安全性我分开阐述:Pack电池性能和电池安全性(至于整车高压安全在这里就不过多阐释了,不大符合问题需求,后续有机会再单独分享)。

  • 1、Pack电池性能

说起电池性能,首当其冲的就是电芯,目前国内绝大多数车企所使用的电芯都由供应商供应,比如:CATL、BYD、国轩高科等,之后可能会放开到LG、三星等国外供应商。所以电池性能在电芯层面来说,主要还是看供应商的技术水平。目前市场上乘用车普遍采用的都是三元锂离子电芯,曾经以运用磷酸铁锂电芯打安全牌的某迪在大环境的驱使下也很自觉的切换为了三元锂离子电芯。

电芯图片

很多人以电池能量密度参数作为评价电池性能好坏的主要依据,这是有问题的。一个产品的电池技术好确实可以提升其电池能量密度,但是反过来却不能通过电池能量密度来证明这个产品电池性能好。说到这儿,作为电动汽车高压安全倡导者,我不得不吐槽一下电动汽车补贴新政中关于电池能量密度的部分。就像我之前跟朋友讨论补贴新政的时候说的:按照电池能量密度增加补贴会错误的引导厂家,特别是整车厂在进行结构设计的时候忽视电池本体的安全防护,通过减少壳体结构、采用轻质低强的材料等手段来通过物理结构上提升电池的能力密度。这不利于电池本体的安全性防护的提升,虽然电池软件方面做好监控和防护很关键,但是其硬件结构的防护也必不可少,以前大家对电池壳体强度要求很高,担心安全问题,但随着对补贴的追逐,各种减质减重,技术一般又比较激进的产品在使用过程中风险会逐渐增加,细思极恐!这样的鼓励机制有些扯犊子,还不如鼓励电芯技术发展来得更稳妥一些!

2018年电池能量密度补贴系数(图片引用于车乎说车,侵删)

重点来了,那该如何区分一款新能源汽车产品的电池性能的好坏呢?

一条:看同等使用条件下的电池能量衰减度。给大家分享一句我的口头禅:任何不敢作电池衰减承诺的车企都是流氓!!!

  • 2、Pack电池安全性

关于Pack电池安全性, 

老师已经在他的回答中给大家非常完整的罗列了关于电池包安全的相应法律法规,辛苦、谢谢!同时,有个好消息告诉大家,针对电池包安全的国家强制性标准《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》也正在制定中,这对于未来电池系统的安全也是有里程碑式的意义的。

 

除了相关法律法规的安全性规定,各家车企根据各自的技术积累也会有相应的企业标准来指导电池安全设计。但总的来说,差异主要体现在以下几项:

(1)电池系统硬件结构集成技术

电池系统电芯、模组布置方式、高低压链接线束的选择、继电器的选用、电池壳体材料、结构的设计等等,更详细的涉及到企业机密,就不过多阐述了。

(2)BMS电池管理系统技术

BMS(Battery Management System),即电池管理系统,是电池系统最关键的零部件,及电池系统的大脑。BMS能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池系统状态,为电池系统的正常使用及安全防护保驾护航。国内能自主开发BMS的不多。

(3)电池系统测试技术

测试是非常关键的一个环节,整车从立项到正式上市这么长的周期中测试一直在进行。从零部件到系统,从硬件到软件,不同的环境,不同的工况等等。总之一句话,没有较深的技术积累的企业如果快速的推出一款产品,在我眼里都持保留和质疑的态度!

电池系统爆炸图(图片来源于绿芯之友公众号,侵删)

重点来了,那该如何区分一款新能源汽车产品的电池的安全性高低呢?

两条:一、作为普通用户来说,看品牌和研发投入程度,越大的品牌、越高的研发投入出来的产品不一定很好,但至少不会很差。二、想快速区分的可以先点赞,然后关注我,然后私信我,我给你建议(不涉密的前提下)。

磷酸铁锂电池--用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。

三元锂电池--用镍钴锰酸锂做为正极材料的锂离子电池。

成本方面,磷酸铁锂电池不含贵重金属元素(比如钴等),所以成本比较低廉。

性能方面,两者主要差异在能量密度、安全性和温度适应性。

能量密度:根据比克电池提供的资料,其18650电池(三元锂电池)的能量密度已经达到232Wh/kg。而目前国内主流的磷酸铁锂电池基本上徘徊在170-190Wh/kg左右。由于能量密度大,所以三元锂电池体积更小,质量更轻,这意味着可以给汽车节省更多空间,并且在车辆行驶时,更轻的重量可以提供更大的续航里程。

安全性:磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固难以分解(700-800℃才会开始发生分解),在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,且在面对撞击、针刺、短路等情况时不会释出氧分子,不会产生剧烈的燃烧,一句话总结就是相当安全。而三元锂电池热稳定性较差,250-300℃就会发生分解,遇到电池中可燃的电解液、碳材料后一点就着,产生的热量进一步加剧正极分解,在极短的时间内就会爆燃。车辆发生事故时,外力的撞击会损坏电池隔膜从而导致短路,短路时发出的热量会造成电池热失控并使温度迅速上升至300℃以上,所以时常会有新能源汽车自燃的新闻。因此,在使用三元锂电池时尤其要对热管理提出较高的要求。

温度适应性:磷酸铁锂电池的一大缺点在于其性能受温度影响大,尤其是低温环境下,放电能力和容量均会大幅度降低,在零下20°C时电池容量仅为常温下的54%,而三元锂电池这一数值在70%,还算坚挺。

总结一下,磷酸铁锂电池耐高温、安全性好。三元锂电池耐低温、能量密度大。