電動汽車起火的新聞不時見諸報端，電動汽車起火，輕則燒毀汽車，重則出人命，馬虎不得。而電動汽車無端起火，其動力電池自然成為被懷疑的對象，無論是否是由于動力電池的原因?qū)е碌碾妱悠嚻鸹?，其安全性總是繞不開的話題，怎樣的動力電池才算安全，怎樣的電池才能用得長久，決定動力電池系統(tǒng)安全風(fēng)險有哪些因素?來自寧德時代新能源科技有限公司產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)胡建國，在2015年12月18日，“第十屆影響中國客車業(yè)系列活動”之“中國客車與運營發(fā)展高峰論壇”上，就“決定動力電池系統(tǒng)性安全性和耐用性的若干因素”闡述了他的思考。

寧德時代新能源科技有限公司產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)胡建國

　　胡建國首先介紹了寧德時代新能源科技有限公司(以下簡稱CATL)近年來在動力電池領(lǐng)域的作為。截止到2015年10月份，CATL的動力電池已配裝在了全國兩萬多輛電動客車上，且都實現(xiàn)了零事故運營。作為電池供應(yīng)商，電池安全問題一直是CATL重點關(guān)注的工作，尤其在新能源車型當(dāng)中，如忽視了動力電池安全問題，或?qū)⑽＜罢麄€新能源客車行業(yè)。

　　動力電池作為新能源客車的核心部件，客戶對于動力電池應(yīng)用中的訴求具體又包括哪些內(nèi)容呢?胡建國分析指出至少包括安全、可靠和耐久三個方面。

　　關(guān)于安全問題，胡建國表示目前成熟的磷酸鐵鋰動力電池技術(shù)已能將電池起火可能性降至最低;關(guān)于可靠問題，CATL的動力電池也能保證其故障少、出勤率高;關(guān)于耐久問題，也就是能否滿足車輛整個使用周期的要求，CATL一直致力于動力電池壽命周期與車輛使用周期同步。

　　動力電池的安全于城市公交而言到底有多重要?胡建國表示，城市公交客車自身的特點包括車大人多門少，且不管任何惡劣天氣都在運營，在城市里面，出任何安全事情都是公眾性的事故，根據(jù)城市公交自身特點，事故之后人們的逃生變得非常不容易，因此使用配裝動力電池的公交車輛更應(yīng)重視動力電池的安全問題。

　　CATL的動力電池是如何從產(chǎn)品角度保障其安全的?胡建國首先指出從兩個方面來理解電池系統(tǒng)的安全性，一是全過程，從電池的量子動力學(xué)仿真分析出發(fā)，從機(jī)理分析、電池材料選擇和設(shè)計、電芯設(shè)計、電池系統(tǒng)設(shè)計到制造全過程都必須進(jìn)行安全管控。二是全方位，電池系統(tǒng)安全包括電氣安全、功能安全、機(jī)械安全和化學(xué)安全。而關(guān)于電池系統(tǒng)中的化學(xué)安全，他認(rèn)為最重要的是電芯安全，電芯安全需要從電芯原材料的選擇、電芯設(shè)計和制造工藝考慮如何降低熱失控概率。他介紹說，雖然目前CATL在乘用車上用三元電池已經(jīng)做到了量產(chǎn)，而且電芯能量密度已達(dá)到180瓦時每公斤，但是CATL不推薦在客車上使用。一是因為目前磷酸鐵鋰電池的安全成熟度比三元更高(熱失控概率低)，二是磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的能量密度已經(jīng)能滿足客車要求。由于客車的尺寸空間比較規(guī)整，設(shè)計電池系統(tǒng)的時，成組效率很高，最高能達(dá)到78%，因此對于大客車用戶而言，不能只看電芯的能量密度，應(yīng)該看裝到車上的電池系統(tǒng)的能量密度才有意義。CATL的磷酸鐵鋰電池目前的狀態(tài)是，在保證安全的情況下，系統(tǒng)能量密度已做到一百瓦時每公斤，也就是說，一噸重的電池能裝一百度電。CATL一直希望能用更成熟安全的產(chǎn)品裝配到客車上，這也是CATL人的責(zé)任。

　　為確保機(jī)械安全和電連接的電氣安全，在電池成組時，CATL會選擇成熟的焊接技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺釘連接，保證在長期運行中，在機(jī)械沖擊和熱沖擊的情況下，保證電池系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和電連接的穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)機(jī)械松動和電連接打火等問題。在電池系統(tǒng)的設(shè)計上，CATL會先做模擬仿真，后做測試評估。仿真覆蓋微觀到宏觀，仿真內(nèi)容包括量子動力學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、產(chǎn)熱分析、防熱失控、熱場分布、模態(tài)、振動疲勞、沖擊、石擊等等。能做到每一步都心中有數(shù)，而不是靠試錯去設(shè)計產(chǎn)品。在各階段樣品出來后，還要按照標(biāo)準(zhǔn)做全方位的測試驗證。

　　安全問題解決之后，電池的可靠性又如何保障?CATL是從系統(tǒng)層層分解，一直分解到最小零部件，然后逐層分別去分析失效模式和失效率。根據(jù)失效率的“浴盆曲線”模型，所有的產(chǎn)品在早期失效率會比較高，使用中期失效率會下降，到晚期老化時又會升高。CATL作為電池廠家，就要盡力把產(chǎn)品的早期失效的暴露和控制在出廠前，使用戶在使用期間的失效率最低，在老化衰老期失效率增加時，電池系統(tǒng)依靠診斷、預(yù)測，能夠指導(dǎo)維護(hù)使用，最終使動力電池延長壽命。

　　CATL采用全自動生產(chǎn)方式生產(chǎn)電芯和電池系統(tǒng)，確保產(chǎn)品性能的一致性。CATL還建立起了完善的售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)階段CATL售后的主要任務(wù)不是產(chǎn)品維修，而是引導(dǎo)用戶怎么維護(hù)和使用。“因為在整個電池耐久性方面，生產(chǎn)廠家占70%的責(zé)任，首先做出好的產(chǎn)品(產(chǎn)品優(yōu)生是首要)，其次是電池的維護(hù)和使用(產(chǎn)品的關(guān)心愛護(hù))”。做出好的電池系統(tǒng)產(chǎn)品，主要依賴三大關(guān)鍵技術(shù)，即電芯技術(shù)、成組技術(shù)和BMS技術(shù)。在這三大技術(shù)構(gòu)成的鐵三角中，電芯決定是否安全和長壽的“基因”，成組技術(shù)提供電池系統(tǒng)強(qiáng)壯的身體，BMS管理技術(shù)提供電池系統(tǒng)“聰明大腦”。 “CATL多年堅持不懈，努力把電池系統(tǒng)安全長壽的基因做到最好。”胡建國表示。

　　安全和可靠之后，如何評估電池的使用壽命(耐用)，胡建國表示，CATL會從電芯到系統(tǒng)做全面的影響因素評估。其中，電芯使用壽命分解成存儲壽命和循環(huán)壽命。評估的基本原理是從電池的存儲衰減機(jī)理得到存儲壽命模型，根據(jù)電池循環(huán)衰減的機(jī)理得到循環(huán)壽命模型模型，然后通過測試優(yōu)化模型參數(shù)。存儲模型可以用較短的存儲時間(比如一年)來推測電池能用8年還是10年，用較短的循環(huán)次數(shù)(比如幾百次)的循環(huán)來推測能用幾千次甚至上萬次，這就是用電池壽命模型評估的意義。

　　此外，胡建國還介紹了CATL的最新的熱管理技術(shù)、快充技術(shù)和長壽命電芯技術(shù)，這些技術(shù)可以提高用戶體驗。熱管理技術(shù)能夠兼顧高溫和高寒應(yīng)用;快充技術(shù)能夠在外部條件具備的情況下， 10到15分鐘充滿電;長壽命電池技術(shù)可以在現(xiàn)有產(chǎn)品基礎(chǔ)上，壽命提高到原來的3倍，能滿足歐洲的整車客戶提出15年電池壽命要求，也能滿足長途公路客車每天里程500~600公里要求。目前， CATL已經(jīng)做出長壽命電池樣品，初步測試結(jié)果達(dá)到預(yù)期。”胡建國最后表示。