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微宏不燃烧电池能否引发电动汽车革命?

统一蓄电池,GS电瓶   2017-01-24 16:51:16

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  2015年是中国新能源汽车的爆发之年,当年产销一举超过30万辆,但各种问题也与之俱来。尽管消费者的抱怨集中在续航里程短、充电设施不足等问题上,但电池起火爆炸等隐患也频频敲响警钟。尤其是电池安全问题。近几年全球发生了多起电动车起火事件,仅去年国内发生5起以上电动车起火案件,江苏还发生了低速电动车起火烧死车内儿童的惨剧。以至于每有新能源汽车起火案例发生,各车企老总紧张兮兮如临大敌,确认起火车辆不是自家产品后方长舒一口气。

  从表象看,续航里程短和充电设施不健全是制约纯电动汽车发展的主要障碍,但从深层次看,电池安全性、使用寿命才是阻碍新能源车发展的真正痼疾。尤其是电池安全性,像一个定时炸弹悬在头顶,随时给人们带来威胁。这是由锂电池的电化学特性决定的。每辆电动汽车都搭载了一个动力电池包,每个包里装了数百甚至上千块小电池,每一颗小电池如果内短路,会热失控引发起火爆炸,其威力如图一颗手雷。一颗小电池热失控还会引发相邻小电池的连锁起火,进而导致整个电池包起火,破坏性非常严重。

  面对动力电池起火,研发人员总结出不同的解决方案。目前主流的解决方案主要为正极材料的选择和BMS电池管理系统的改善。目前,经过多年的摸索和市场验证,业内采用的电池正极材料逐步归流为三元锂和磷酸铁锂。此外,电池管理系统也被技术人员锁定为提升电池安全的主要领域。很多观点认为, BMS管理系统对于提升电池安全的重要性要高于正极材料的选择。

  位于浙江湖州的动力电池企业微宏认为,动力电池如同一棵大树,安全性、长寿命、快充是动力电池的根,其他性能是枝叶,根深才能叶茂。因此,2008年微宏开始电动汽车动力系统的研发时,便确立了“10分钟快充”、“长寿命”以及“不燃烧”的研发三要素。

  如何做到电池不燃烧呢?微宏提出了一个新颖的技术方向。它认为,电池如同自带火柴的油箱,随时会带来巨大的破坏力。简单理解:电池由正极材料、电解液、隔膜、负极材料组成。隔膜负责隔开正极与负极,防止两者接触导致内短路。但普通锂离子电池的隔膜通常熔点较低,在130摄氏度左右便会收缩,导致电池内部短路,发生热失控,引发电池起火爆炸。

  电解液是电池的重要组成部分,它是有机物质,富含能量,如同汽油。微宏给出的资料显示,在电池内短路引起的起火爆炸中,电解液燃烧带来的能量占72%,而正极反应热只占到6%。这说明电解液是电池起火破坏力的能量源头。当内短路这个火柴被点燃时,包括电解液在内的各组分如同汽油燃烧一样迅速释放出巨大能量。

  因此,微宏不燃烧电池的解决方案是:研发耐高温隔膜,防止其在高温下变形,进而防止内短路。研发不燃烧的电解液,防止其在内短路时起火爆炸。两者相当于主动防御系统,从根上避免电池起火。

  按照这个技术方向,微宏的技术团队开始了长达8年的探索,终于研发出耐高温隔膜。微宏首席技术官李翔表示,与普通的PE隔膜相比,微宏耐高温隔膜熔点更高,可以保证电池即便在300摄氏度的高温下也不会发生收缩,防止电池内部短路,从而避免热失控。

  让电解液不燃烧已经有较高的技术难度,让电解液在不燃烧的同时还能保证电池的快充与长寿命特性,更需要耐得住寂寞的持续研究。微宏研发副总裁郑卓群博士毕业后加入微宏,接下了不燃烧电解液的研发任务。8年后,她已经是孩子的妈妈,不燃烧电解液则像她的另一个孩子,终于面世。微宏提供的视频显示,微宏不燃烧电解液在接触火苗时不仅不燃烧,其散发出的高温气体还可以吹灭火苗。

  微宏首席执行官吴扬说,不燃烧电解液和耐高温隔膜为电池设立了主动防御系统,但这还不够。因此,微宏又研发出采用浸没方式的STL智能热控流体技术。该技术的原理类似把火山侵入海水,利用绝缘、阻燃、导热性能俱佳的STL材料,在电池组内短路时快速隔绝热失控点,同时利用液体降低热失控点的温度,地降低电池组安全风险。这相当于被动安全防御系统。

  根据吴扬的介绍,这套被动安全防御系统不仅提升了电池的安全性,还解决了另一个困扰锂电池行业的世界性难题:高温和低温下性能衰减、续航降低、充电困难的问题。去年底,北京地区遭遇几十年一遇的低温,很多新能源车续航减少、充电困难。另有资料显示,纯电动汽车在高温环境中存在性能衰减的问题。但吴扬表示,微宏不燃烧电池采用的STL智能热控流体技术,能够均衡电池组内部温度差异、并利用外部循环实现更好的温度控制,甚至可以让电池内保持恒温,从而解决了高、低温环境下电池性能衰减的问题。

  在确保不燃烧性能的同时,微宏电池也保持了快充性能和长寿命特性。“微宏不燃烧电池实现了十分钟快充与超过10,000次的超长循环寿命。”吴扬说。

  对于微宏在不燃烧电池领域的成,863“节能与新能源汽车”重大项目监理咨询专家组组长王秉刚表示:提高电池安全性,还要依靠技术创新,微宏树立了榜样。

  微宏已有的市场实践情况如何?吴扬表示,微宏电池系统在全球6个、100多个城市有了超过10,000台套的应用,累积运营里程已经超过6.2亿公里,未发生因电池导致的运行安全事故。2014年11月,配备微宏快速充电技术的纯电动公交车队为2014中国APEC峰会提供服务。2014年5月,微宏赢得了总量超过800台的NBfL混合动力巴士电池系统订单;2011年3月,首条配备微宏快充电池系统的纯电动公交巴士线路在重庆投运。目前,微宏的电池产品已经用在大小金龙、北汽福田、伦敦双层巴士上。

  根据电驹网的市场调查和读者反馈,续航里程短、充电慢、低温续航降低、充电困难、安全性、电池性能衰减是阻碍新能源汽车、尤其是纯电动汽车发展的主要障碍。按照吴扬的说法,微宏不燃烧电池已经实现了10分钟快充、长寿命和不燃烧,极高、极低温度下性能不衰减,如果在此基础上继续提升能量密度,实现大规模推广,那么,制约动力电池发展的障碍将得以跨越,电动汽车的使用方便性和安全性将大幅提升,全球电动汽车市场或将因此迎来一场革命。

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  马连华,中国青年报汽车周刊原资深记者,儿童保护志愿者。从事汽车行业报道13年,曾获中国汽车新闻奖一等奖。2014年,曾组建燕郊业主武术队,对抗黑物业,维护业主权益。座右铭:穷则独善其身,达则兼济天下。

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