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動力電池常見的問題有哪些?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年12月20日  

2018年8月18-19日,由電車人學院舉辦的總裁班雄鷹計劃(黃埔一期)第2次課電動化專題在北京理工大學舉辦,邀請中汽中心動力電池領域首席專家、中汽中心試驗所副總工程師王芳就動力電池最新進展和幾個核心問題探討進行主題分享,現經過編輯整理分享給行業參考。

以下為涉及主要方面:


問題1:關于動力電池的產業發展問題


問題2:關于動力電池的技術發展路徑


問題3:關于2015~2018年電池系統能量密度、成組率變化趨勢


問題4:關于動力電池結構分析,方形、軟包和圓柱成組效率


問題5:關于電池系統冷卻方式分析,自然冷卻、風冷和液冷


問題6:關于動力電池一致性的影響


問題7:關于動力電池起火原因分析


問題1:關于動力電池的產業發展問題


動力電池產業化進展迅速,兩級分化嚴重,優質產能不足。在國內新能源汽車產銷量迅速增長的情況下,電池產業化進展也非常迅速,根據工信部車型數據統計,2015年電池裝機量16GWh、2016年28GWh、2017年36GWh,2020年的需求是100GWh左右,但是根據我們粗略估算2017年電池行業的年產能已達到200GWh,遠遠超過實際需求量。


問題2:動力電池的技術發展路徑


電池技術進展,下圖是我們做十二五規劃時的圖,到現在為止沒有太大的變化,這是因為現有體系正極材料、負極材料有哪些都是確定的,只是不同正負極材料的搭配,能夠達到不同的性能指標、能夠滿足不同車輛的使用。


具體來看,第一塊是現有電化學體系,已經比較成熟;第二塊是現在正在研發應該往產業化走,但是目前已經提前走到產業化階段了,原因是什么?就是因為長續航、高比能的要求和補貼政策的引導;第三塊是鋰硫、鋰空氣電池是未來的體系。


問題3:2015~2018年電池系統能量密度、成組率變化趨勢


2015年電池的系統能量密度是90Wh/kg,2017年是116Wh/kg,發展得比較迅速,相對來說還是符合發展規律的,但是到了2018年的4月份已經達到了137.5Wh/kg。為什么從2017年到2018年會有這么大的變化?由于新補貼政策的出臺。


2016年電池系統成組率是63%,2017年是67%,2018年前幾個月是74%,這是平均值。具體而言,2017年電池單體能量密度均值在173Wh/kg,系統均值在116Wh/kg,算出來的67%的成組率,這是從單體能量密度到系統能量密度的差異。


問題4:三元體系電池結構分析,方形、軟包和圓柱成組效率


圓柱單體能量密度均值187Wh/kg,系統均值在117.6Wh/kg,成組率62.89%;軟包單體能量密度均值171Wh/kg,系統均值在114.2Wh/kg,成組率66.78%;方形單體能量密度均值144.17Wh/kg,系統均值在105.5Wh/kg,成組率73.18%。


圓柱像18650的結構缺陷,排布的時候需要增加冷卻系統以及其他結構的這種排布使得它的成組率降低;方形成組率是最高的,最容易成組的;軟包,它的一個優點是單體可以做得很高,但是成組需加支架、散熱措施等,反而它的成組率可能趕不上方形電池,它們在未來的一段時間內還會是三分天下的狀態。


問題5:電池系統冷卻方式分析,自然冷卻、風冷和液冷


我們統計了2017年下半年某時間段的樣本,當時96款電池中有86款是自然冷卻,就像剛才講的那樣要想提升系統的能量密度有兩個辦法:一是緊湊化,二是輕量化,緊湊化的一個重要方式就是把能減掉的就減掉。自然冷卻是什么?就是什么也沒有,能夠不考慮風冷、液冷,把空間都留給電池,這也導致使用自然冷卻的越來越多。


以前不是這樣的狀態,在2015、2016年,特別是2016年下半年我們與很多車廠交流,他們的樣品設計很多是打算采用液冷的,在乘用車基本上都計劃采用液冷方案,但是到2016年底2017年補貼政策出臺的時候,這個狀態就開始改變了,2017年上半年液冷已經明顯減少。


問題6:動力電池一致性,電芯的一致性影響電動汽車續航里程的功率特性、放電能量特性、電池總壽命以及成本等


電池的一致性影響的不單單是它的性能,還有整體的安全性以及成本。電池的一致性好了,整體成本就會下來,會表現在哪幾個方面?第一你不用換,第二生產制造的成本攤薄。為什么LG和三星前兩年能打價格戰,現在他們還能打價格戰,這與他們生產制造工藝水平是有關系的。


問題7:動力電池起火原因分析


總結分析一下不完全統計的國內外電動汽車起火事故,看一下起火的原因。


事故的原因主要有充電起火,占到17%;碰撞起火,占到22%;無事故自燃,占到39%,這部分主要是指從電池部位先開始起火的事故;其他原因占到18%,主要包括電氣線路故障、電線老化、零部件故障等原因引發的起火,不是電池本身的原因;最后還有浸水起火,占到4%。


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