隨著中國新能源汽車的快速發(fā)展,新能源汽車核心零部件動力電池的性能也越來越受到社會各界關注,然而,由于電池企業(yè)的實力和電池產品的性能參差不齊,關于電池安全性的一些報道,讓社會各界對動力電池的應用產生了各種各樣的擔憂,關鍵詞涉及:性能、壽命、質量、品控、回收、行業(yè)標準……2016年3月19日,微宏動力發(fā)布了一款震驚行業(yè)的新技術——不燃燒電池。這項能夠引發(fā)動力電池變革的技術具體是怎么樣的?能否解決當前人們關注的電池問題,請聽微宏的技術大咖們怎么說。
微宏首席執(zhí)行官吳揚
創(chuàng)新應需而生,產品為消費者服務
動力電池是電動車核心的核心,占到純電動汽車成本的40%至50%。電動車質量好壞極大程度上取決于電池質量??呻姵刭|量如何衡量優(yōu)劣,有人說續(xù)航時間很重要,有人說壽命很重要,有人說性能不衰減才重要,還有人說安全最最重要……在我看來,上述這些要求應當同時實現,才能真正體現出電動汽車相比較燃油汽車的優(yōu)越性。
汽車實用性在于方便行駛,只要電動車實現快速充電,就像傳統汽車能隨時加油;其次買車幾年后不用更換電池,一次性投資;另外就是使用者無需擔心安全問題,在任何情況下,不論內部燃燒還是外部明火,電池都不會著火——這樣的條件下,才會讓用戶心甘情愿掏錢,國家新能源汽車的推廣政策才能真正施行。
基于這種實用性的技術研發(fā)思路,微宏在2008年開始聚焦電動汽車動力系統的研發(fā)時,便確立了“10分鐘快充”、“長壽命”以及“不燃燒”的研發(fā)三要素,而這幾個核心研發(fā)要素也是微宏面向城市交通電動化的清潔城市交通(CCT)戰(zhàn)略的基礎。如今,通過CCT戰(zhàn)略的不斷推行,“十分鐘快充”與“長壽命”已經得到了微宏客戶的廣泛認可,在全球6個國家、100多個城市有了超過10,000臺套的應用。而此次發(fā)布的也正是微宏歷時8年研發(fā)的不燃燒電池技術成果。
電池可以失效,但用戶永遠是安全的
在鋰離子電池使用的充放電過程中,活性材料不斷地膨脹、收縮,這樣首先會導致壓迫極片和隔膜,其次會逐漸導致集流體斷裂,隔膜受損,正極接觸負極,發(fā)生微短路,微短路慢慢演化成了惡性事故。
微宏把電池隔膜做成高溫下不可收縮,即不會擴大內短路的隔膜。我們的高安全隔膜可以在300攝氏度不收縮。當化學反應到300攝氏度的時候,微宏的隔膜可以保持形貌完整,不會導致大面積的內短路,這樣整個電池里的熱是通過化學放熱一點一點積聚起來的,不會發(fā)生瞬時的熱失控,即使電池失效了,也為乘客爭取了寶貴的逃生時間,而電解液不燃燒就徹底扼殺了熱失控發(fā)生的可能性。
所以,微宏的高安全隔膜再配備不燃燒電解液,這樣的組合就是捏住了熱失控的兩個死穴,電池可以到最后自己壯烈犧牲,但是用戶是安全的。
實現電解液不可燃,同時保證快充與長壽命
研究表明,目前絕大部分鋰離子電池是不安全的,一旦鋰離子電池在發(fā)生熱失控時,放熱量最多的是電解液,不論是磷酸鐵鋰、錳酸鋰、還是三元材料,一旦燃燒,結果是一樣的,其罪魁禍首就是電解液發(fā)生燃燒。因此,要想電池不燃燒,首先要做到電解液不燃燒,這是行業(yè)技術難題。
微宏經過八年研究,通過無數次的實驗,終于解決了電解液在不燃燒的同時,還能夠保證電池的快充與長壽命特性。這樣的電解液制成的電池也可以實現十分鐘快充與超過10,000的超長循環(huán)壽命。
2013年,微宏的不燃燒電解液車間第一期投入使用,2016年六七月份二期電解液車間將投入使用,投入使用后日生產十噸電解液,年產三千多噸。也就是說,微宏已經具備了量產不燃燒電解液的能力。
三十年膜經驗 微宏選擇了“凱夫拉”膜
我做了三十多年的膜研究,最后為微宏不燃燒電池選擇了“凱夫拉”膜。“凱夫拉”是用來制作防彈衣的一種材料,有很高的絕緣性,它生產的紙張用在飛機機翼部分的增強材料,它制成的隔膜紙可以用在變壓器上做絕緣。用這個材料做隔膜和纖維素膜、PVDF膜都完全不同,它的成膜性、溶解性也截然不同。另外,凱夫拉一旦結晶,不會溶解,因此連芳綸的原材料都需要我們自己合成,這是一項技術要求非常高的化工項目,微宏用了八年時間才完成,徹底解決了樹脂的溶解、孔隙率、成膜和特別合成,以及制膜過程產生的廢液回用問題。
我們的膜與普通的PE隔膜相比,耐高溫,隔膜熔點更高,可以保證電池即便在300攝氏度的高溫下也不會發(fā)生收縮,防范電池內部短路,從而避免熱失控。
另外,我們技術部門做過多次檢測內短路的針刺實驗,證明微宏耐高溫隔膜即使與普通的電解液搭配使用,也基本是安全的。希望我們公司這種耐高溫隔膜的開發(fā)成功會對中國電動車的推進起到積極的作用。
從主動防御到被動防御的STL技術
不燃燒電解液與耐高溫隔膜兩項主動的防御措施,配合STL智能熱控流體這一被動防御措施,最終實現了電池系統級別的不燃燒、高安全與高性能。
STL作為絕緣、阻燃、導熱性能俱佳的材料,能夠在電池組內部發(fā)生細微內短路的情況下,快速隔絕熱失控點,同時利用液體降低熱失控點的溫度,最大程度地降低了電池組安全風險。作為一個被動防御的體系,STL除了安全以外,也能夠均衡電池組內部溫度差異、并利用外部循環(huán)實現更好的溫度控制,同時即便電池組漏液,也能及時通過液體檢測發(fā)現,安全更有保障。
目前,全球10000多臺搭載微宏電池的整車都使用了這樣的液體封閉技術,在中國、歐洲、全球運行。在所有的過程中微宏沒有發(fā)生過一起因為電池所產生的運營安全事故。
被動防御技術是一項簡單的技術,能減少很多危險,而且成本低廉,吳揚希望國家能把這項技術作為動力電池的一個工業(yè)標準,微宏公司愿意向同行開放這項知識產權,與所有同行共同發(fā)展,一起為中國動力電池事業(yè)而奮斗。
經多次測試證明:在有明火的狀態(tài)下,只有微宏不燃燒電池不會燃燒,其他知名品牌電池都會著火,而且明火撲滅后,電池還會繼續(xù)燃燒。
結語
不燃燒電池是由微宏的中國技術人員在中國研發(fā)的技術,是鋰電池行業(yè)的一個全新突破,必將引起世界同行業(yè)的極大反響。2015年動力電池國際大鱷日本松下、韓國三星和LG先后在中國開設工廠,可以預見,以后會有更多對手加入到中國動力電池市場的競爭當中,而微宏將始終秉承“快充”、“安全”、“長壽命”的理念,為用戶生產出更多科技含量的不燃燒的動力電池和民用電池產品。
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