6月25日，由電池中國網(wǎng)主辦的第15期“Li+學社”大講堂在廣州成功舉辦。來自整車、電池、材料、設(shè)備、機構(gòu)等20余家國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈主流企業(yè)技術(shù)大咖匯聚一堂，圍繞動力電池安全設(shè)計、電池行業(yè)標準國際化建設(shè)、多形態(tài)電池安全研究和產(chǎn)業(yè)鏈安全協(xié)同等業(yè)界技術(shù)痛點進行了深度交流和探討。

　　探究動力電池的安全保障是業(yè)內(nèi)關(guān)注的重要研究方向之一，在電池設(shè)計、預警和干預等方面均能起到前瞻性判斷支撐作用。在本期“Li+學社”大講堂上，國家化學與物理電源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心技術(shù)總監(jiān)余華強在題為“動力電池安全研究的發(fā)展新方向”的專題報告中，深度闡釋了預測電池熱失控的技術(shù)路徑和功能應用。

圖為國家化學與物理電源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心技術(shù)總監(jiān)余華強在Li+學社做專題報告

　　余華強指出，“隨著電動汽車電池比能量越來越高，動力電池安全問題可能出現(xiàn)‘木桶短板’效應，即任意一個安全短板都是制約電池整體安全性能的關(guān)鍵要素。因此，各方面的安全保障需要不斷提高。”

　　目前，動力電池安全技術(shù)指標主要體現(xiàn)在以下三個方面：

　　第一，抗過充、抗擠壓穿刺等外部應力引發(fā)電池熱失控的安全設(shè)計。此類安全設(shè)計指標包括預防性設(shè)計、傳感器設(shè)計等多方面。

　　第二，基于電池電芯材料安全性、電芯制造一致性等為電芯本體安全性的安全設(shè)計。

　　第三，基于電池抗外部熱量誘發(fā)熱失控的安全性設(shè)計，此類設(shè)計包括傳熱通道設(shè)計，熱阻隔設(shè)計和主動干預設(shè)計等。

　　電池熱失控仿真技術(shù)則是提高動力電池系統(tǒng)內(nèi)部安全性，應對電池熱失控而產(chǎn)生的新型安全保障應用技術(shù)。

　　在應對外部應力熱失控的問題上，余華強表示，雖然不少企業(yè)已經(jīng)從電池箱體、傳感器等方面做了預防性設(shè)計和監(jiān)測，并配合主動干預的方案，但預判依據(jù)尚顯不足，且基于此的干預方案自然有待完善。

　　實際上，由于電池包內(nèi)電芯數(shù)量之多，傳感器的數(shù)據(jù)主要采集自電池的大體溫度和電壓等，與熱失控電芯的實際復雜情況相比，在準確度和時效性等方面，均可能存在較大差異。

　　為解決此項差異，需要有表征電芯內(nèi)部熱失控的關(guān)鍵指標變化作為依據(jù)，支持部分整車廠通過采取液冷等主動干預的方案做降溫處置，從而提升干預處置能力的短板。

　　在應對電池本體安全問題上，“平常總說磷酸鐵鋰會好一些，那么究竟好在哪里呢?”余華強拋出的這一問題，引得與會者紛紛翹首聆聽。

　　他指出，驗證不同材料在電池熱失控時的變化影響，主要聚焦于材料的安全性和它溢出氣體組分的安全性，這個驗證過程也可以利用熱失控仿真策略進行熱失控模擬，獲得材料的安全性評估。

　　不難看出，不管是外部應力熱失控，還是電池本體熱失控，如果融入電池熱失控仿真技術(shù)，或?qū)⑹掳牍Ρ兜靥嵘姵匕踩憩F(xiàn)。不僅如此，電池熱失控仿真本身還是保障電池內(nèi)部安全的重要指標和策略。

　　“電池熱失控溫度點是BMS設(shè)計的核心數(shù)據(jù)。比如對于NCA材料，添加錳進去變成了NCAM，這一技術(shù)革新可能產(chǎn)生幾十種新配方，再和電解液做正交分析的話，變量就更大了，那么實驗人員如何知道添加錳之后，對電池熱失控的邊界溫度有沒有影響呢?”余華強指出，“此時如果完全靠做實驗，不僅難度大，而且工作是巨量的。所以需要用熱失控仿真先做大規(guī)模篩選后，再做實驗，然后再用實驗來驗證支撐熱失控仿真的結(jié)果。

　　余華強進一步表示，電池熱失控仿真應用大有可為。一是檢驗原材料適用性，如上面提到的加錳后的熱失控仿真，可以事半功倍地提高驗證效率和規(guī)模，還可以和實驗結(jié)果相互驗證。而且不止是加猛，添加或改變其他任何原材料，這一技術(shù)均可應用其中。

　　二是獲得電池熱失控的邊界溫度點。在電池設(shè)計周期內(nèi)就可以評估這一重要的溫度指標，從而提早實施干預。

　　三是區(qū)分后果等級和風險幾率。很多實際案例表明，電動汽車出現(xiàn)電池安全問題大概有70%-80%是在SOC接近百分之百的情況下。那么有沒有數(shù)據(jù)來向整車廠說明，“電池不充滿”的安全性高于充滿狀態(tài)呢?“實際上，還是應該做電池熱失控仿真，看一看SOC在建立到什么程度的情況下，它的溫度升高是能夠被容忍的。”余華強分析道。通過電池熱失控仿真，區(qū)分不同溫度變化區(qū)間所產(chǎn)生的風險，便于干預處置方案的制定。

　　值得注意的是，應急冷卻，是目前很多整車廠在發(fā)生電池熱失控后，為了防止發(fā)生更多次生問題的主要干預策略。但是，如果通過干預處置，熱失控的“熱”雖然被迅速抑制住，是否就能夠保證避免發(fā)生其他次生危險呢?這一點也可以結(jié)合熱失控仿真來驗證。另外，采用液冷，還是其他應急冷卻策略，都需要更多數(shù)據(jù)驗證。

　　此外，電池包內(nèi)不同位置電芯的熱失控所產(chǎn)生的不良后果可能相差千里，因此，運用不同點位的熱失控仿真將大幅度提高熱失控結(jié)果預判的準確度和時效性。

　　總體上，當非常重要的電池安全保障遇上極多變量后，電池熱失控仿真應用或?qū)⒊蔀椤皠恿﹄姵匕踩芯康陌l(fā)展新方向”，而且實用范圍廣闊，其對電池產(chǎn)業(yè)的影響值得期待!