电池联盟秘书长王超介绍说:“比起去年,今年我们邀请了热管理方面的专家、造车新势力经理宋兆普老师,北汽银翔汽车公司动力电池技术总监陈兴友老师,将进行为期3天的培训,比去年多1天;其次,培训内容更偏实用性,注重于帮大家解决基础生产过程中遇到的问题;另外,目前参训人员大都来自电池厂、主机厂、PACK厂,还有梯次利用企业,其中主机厂和PACK厂居多,不会有设备厂;最后,今年参训人数更多,但为了保障上课效果我们会适当控制规模。”
政策驱动电池能量密度快速提升。中汽协发布的数据显示,今年1—5月,动力电池配套量逾124亿瓦时,其中三元和磷酸铁锂电池的配套量分别达到近68亿瓦时和50亿瓦时。三元锂电市场占有率提高得益于其能量密度的提高。目前这种变化对电池安全性带来更大挑战,那么对PACK设计和生产工艺就提出更高要求。同行之间互通有无,有竞争也有借鉴,这是成长的快车道。
报道显示,电池包在充电、跑路、撞击、放置等各种状态下都有过着火的案例,天康集团副总经理、总工程师王俊涛老师解释说:“电池成组的核心在BMS管理与热管理上。而目前行业内BMS里涉及到的几个理论基础都站不住脚,面临的挑战比较大,比如车放着也着火,这时的BMS没有工作,原因在于并联电池包里每个电池状态不同,也就是说并联电池里电池电压并不一样,很多人认为一样,教科书也是这么写的,教科书里这么写的前提是‘静态下’,在动态下它又不一样了。要以此为基础去做PACK设计,否则做出的管理无法做到防过充过放等各种问题。
过去十几年动力电池的技术进步,除去通过活性物质占比的提升来提高电池能量密度,还有以增加原来电池尺寸来达到电量扩容的效果,“电池容量从30AH扩大到500AH,电池容量的扩大,是内部并联和外部并联的结果,现在大家主要在看外部并,实际上内部并联也存在问题。其实,电池做大的可行性和安全单元、制作水平密切相关,不是想当然的事情。”王俊涛老师强调说。
据悉,为了改善百公里耗电量高的状况,为了调高电能转化率,现在PACK电压越做越高,甚至超出了安全电压,车上高压漏电后,在潮湿环境下,介质承受不了高压的情况,容易出现拉弧现象,拉弧就容易造成短路。“漏电保护没意义,电源切断顶多就是PDU断开,可高压没地儿去啊,比如大巴车上的600伏平台,轿车上的380伏高压。这种情况下动力电池的安全性能还是有很大质疑。”王俊涛老师解释道。
分组不科学是PACK生产中最关键的不良现象
目前,PACK工艺在日渐成熟,陈兴友老师介绍说:“电池的分选配组已不再是单纯的静态分选,主机厂更注重动态配组。分组比较麻烦,有很多电池厂嫌麻烦,比较草率,好多汽车厂对这块不了解,缺乏监管,电池厂对这个是绝对保密的。不科学的分选会导致动力电池系统能力低下、过早终结寿命,甚至整车中途趴窝。”
众所周知,分组不科学是PACK生产中最关键的不良现象。王俊涛老师就主动均衡与被动均衡问题说了自己的看法:“做均衡,首要条件是测量电压高低,采到电压,有一个均衡功率,均衡功率的大小取决了效率够不够,采集的精度误认为是真实电压真实度,采集的精度很高,但是采集的东西是假的,结果就是越均衡越不均衡。所以电池不一定是被用坏,很有可能是均衡坏了。不是用坏,是过充过放弄坏了,因为你管不了,所以为什么现在电池包的寿命和单体电芯寿命差百分之四十至五十,原因就出在这儿了。”
相变材料冷却或将是热管理趋势之一
随着电池高温导致的问题不断出现,电池热管理的重要性日渐浮出水面,广东工业大学材料与能源学院教授、博士生导师、广东省电动汽车及储能系统灾害防控中心主任张国庆老师介绍说:“热管理虽是整个行业里很细小的一个分支,但它的好坏大大影响着电池乃至整车的服务年限以及续驶里程。目前,热管理都是一些冷却企业在转型操作,基本是国产化状态。”
热管理需要散热、隔热、加热、均温要求,无论散热还是加热,都要先考虑均温。
电池热管理从早期的自然冷却和风冷,发展到现在的液冷和冷媒直冷。宋兆普老师说:“无论什么种类或化学体系的电芯,对热管理来说都是热源,随着电芯的高速升级,电池系统的热安全也越来越重要,持续追踪由此带来的热物性变化是热管理的主要基础问题。”
陈兴友老师总结说:“目前大家对电池热管理认识更深了,更多的趋向于液冷,在处理液冷技术工艺经验更丰富。”众所周知,特斯拉也采用了液冷,它的蛇形冷板在较大程度上增加了液冷系统的压力损失。
“目前特斯拉的蛇形管依旧值得借鉴,但长时间在震动等多种因素作用下,焊接部位不可忽视存在泄漏风险。基于固固相变材料的冷却,可以简化液冷系统,泄漏风险大幅度降低,同时,这种方式可以简化管路系统并降低成本,有可能成为电池热管理趋势之一。”张国庆老师说。
无论是热管理还是动力电池PACK行业,相信市场总会走向理智,优胜劣汰是永恒的规则。在不断地学习中强大自己,在团结合作中实现共赢。