CIBF丨江淮新能源研究院秦李伟：蜂窝电池热失控被动安全解决方案
2021年3月19日，由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会联合电池中国网共同举办的第二届新能源汽车及动力电池（CIBF深圳）国际交流会在深圳隆重召开。大会期间，江淮汽车新能源汽车研究院电池系统部技术副总监秦李伟以《蜂窝电池热失控被动安全解决方案》为题发表了主题报告。
以下为演讲实录：
大家下午好，首先感谢组委会的邀请，给大家分享江淮在“蜂窝”电池的解决方案。我们目前还是以圆柱电池为主，现在要求软包热失控的时间控制在10分钟，这还是有很大的挑战。从三个方面来看：首先是新能源电动车产业发展难题。
新能源电动车规模快速增长，但行业内新能源电动车失火事件呈历年增长趋势，据不完全统计，2020年市场上已发生几百余例。失火的电动车大部分采用高比能方形或软包电池，因为生产不一致性等因素某些电芯就会有发生爆炸的概率，且爆炸的能量巨大，左下角和右下角的图，我们也做了圆柱、方形和软包电池的对比分析。磷酸铁锂电池相比三元电池天生安全，但是机械滥用、高压防护失效和密封失效未引起足够的重视。我们认为动力电池需要以车规级为标准进行系统解决，有两个方面：1.主动安全方面，如何做到杜绝电芯的爆炸，目前来看还无法实现。2.被动安全方面，“机械-电控-热管理”相耦合的系统解决，允许单个电芯爆炸，电池包也不会热失控，整车不失火。
下面具体介绍一下蜂窝电池解决方案，从2010年到现在，一直选择并坚持高比能小容量圆柱电池技术路线，2010-2014年是机理探索，2015-2017年迭代开发，2018-2019年技术固化，去年突破能量密度达240Wh/kg的三元热失控安全 ，实现蜂窝电池技术固化。
介绍一下蜂窝电池五层次技术方案，第一层，电芯定向爆炸，杜绝侧面爆炸和壳体局部熔洞；第二层，模组内电隔离与热隔绝，模组结构蜂窝状，单元化管理电芯，单个电芯爆炸后能量释放受控，模组无外短路，不爆炸，不起火；第三层，简易电池包相邻模组间安全隔离；第四层，电池包机械结构可靠，包括高强度阻燃塑料上壳体、防撞梁、防护板及铝制下壳体；第五层，整车，“机-电-热”耦合，电控系统实时检测电池包安全状态，电芯一旦爆炸，立即开启智能温控中心，迅速降低电池包温度，同时向远程监控系统上报电池故障。
我们也提出电池热失控四个阶段的特征温度，从固有的T1、T2、T3到T4，电芯在模组中爆炸时，T3阶段是电芯发生失控最高温度，怎么实现电芯爆炸后模组温度的平衡，以此保证系统的稳定？我们提出了T4。
我们有可以实时监控电池安全的故障诊断技术，不管是整车在运行、充电或静置状态下，只要有一颗电芯发生爆炸，我们就启动热管理系统，提醒客户进行维修。这些设计也进行了充分的验证，开展电芯、模组、简易电池包、电池包及整车五类，近万次爆炸试验，实现一颗电芯爆炸，电池包不起火。左边图是多串模组热失控点燃一个电芯的状态，右边图是电池包的爆炸试验。到今年2月份，江淮汽车有2万辆车使用圆柱电芯的方案，在市场上有7例电芯爆炸，但是整车没有起火，进一步证明了蜂窝电池是可靠的。
再说未来“十四五”电池发展的总结和展望，高安全始终是江淮汽车开展高性能长里程电动车产业化开发的前提，蜂窝电池技术从汽车八性的维度，创新实践了可规模产业化的车规级安全动力蓄电池，让高性能长续航电动车产业化成为可能。八性是指：高安全性、高可靠性、维修性、测试性、保障性、环境适应性、耐久性及成本。
坚持圆柱电池技术路线，迭代开发车规级4680电池，高镍21700电池及刀片电池功率性能差、高镍方形软包电池安全性存在风险、磷酸铁锂电池能量密度低，而全极耳高镍4680电池可以兼顾能量密度、安全性及功率性能，符合车规级动力电池的需求。作为高镍方型软包电池，能量密度和功率方面都不是问题，安全性还需要进一步优化。磷酸铁锂电池在安全性和功率性方面没有问题，主要还是能量密度的问题，因为铁锂电池能量密度比三元电池能量密度低。通过开发4680电芯，类似于特斯拉无极耳的结构，或者是圆柱电池的超级电容器的设计理念，可以提高电芯充放电的倍率，可以解决固有的功率输出差的问题，高镍4680电芯可以解决车规级电池三大维度要求。
（图）这个是未来平台的规划，使用46系列或者是4680和46105电芯，实现电芯到电池包的技术。一个电池包可以实现200公里到600公里，只是车身的区别，在300-400公里以下可以采用磷酸铁锂电芯，更长的可以采用三元4680的电芯做布置。我们也对比蜂窝电池和当下刀片电池和CTP的电池，基于不规则电池包空间使用LFP电芯，蜂窝电池技术通用性、热管理性能等优势突出；使用三元电芯，蜂窝电池技术安全、通用性、成组效率、热管理性能等优势突出。这是江淮蜂窝电池的总体设计理念，谢谢大家。
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）
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