微宏不燃烧电池技术发布会实录 解密何为不燃烧电池技术

来源:互联网新闻 编辑:余姚网 时间:2020/07/13 03:01

3月19日微宏在北京水立方举办了“More Than Safe|微宏不燃烧电池技术发布会“。在本次发布会上,微宏公司首席执行官吴扬先生、首席技术官李翔先生、研发副总裁刘文娟博士、研发副总裁郑卓群博士、研发副总裁仝志明博士上台讲解,重磅发布不燃烧电池技术。由于本次发布会上干货较多并且都具有极高的技术含量,因此小编把发布会简单的整理了一下,分享给大家。

主持人:

微宏动力“More Than Safe|微宏不燃烧电池技术”发布会现在正式开始!首先让我们有请微宏公司首席执行官-吴扬先生!

吴扬:

大家晚上好,非常感谢大家利用周末来参加我们的技术发布会,大家都知道一个星期都非常忙,周末是最宝贵的时间。所以,非常非常衷心的感谢大家。

 

我先介绍一下我自己,我自己从24岁开始进入商业生涯,28岁开始我的第一个科技公司,这是我的第6个科技公司,这些科技公司到现在为止还没有失败的。我所有的科技公司的成功经验跟大家分享一下,首先我们要在研发的过程中不断的抓住成本,要告诉研发人员研发的不是产品,是商品,商品是要赚钱的,产品是不计成本的。所以,这是一个非常重要的研发主题。另外一个就是鼓励研发人员不停地犯错误,要鼓励他们不停地犯错误,直到没有错误为止,你的研究成果就出来了。这就是我6个在不同产业成功科技公司的经验,跟大家分享。

 

这团火代表什么呢?这团火就是目前电动车行业的一个缩影,电动车这个产业全球现在都非常火。再有就是电动车的安全,着火,让大家都很恼火。所以,现在不管是哪里的电动车在运行,一旦发生了燃烧的事故,每家公司的老板脑袋里出现的第一个问题:是不是我的车?如果不是我的车,马上就歇一口气了。这是我真实的感觉,我相信每一个搞电动车动力电池的企业都深有同感。

火代表什么?火代表能量。所有有能量的东西都是危险的,越是能量高的东西越是危险。原子弹能量密度最高,它是最危险的。所以,火真的可怕吗?如果我们能够驾驭它,能够利用它,它就会为我们服务。

2008年,我还记得在我开一个研发会的时候,那个时候我们什么都不懂,我们对电池理解也非常浅,我们公司和其他电池企业最大的差别就在于我们前身不是搞电池的,我们所有的研究人员没有一个人懂得电池。为什么?因为我不想招聘那些有电池经验的人来开发新的电池,因为经验会把创造枪毙掉,经验是过去的东西,它不是创新,创新要有一帮没有经验的人来做。这一点我觉得非常重要。当时我们因为不懂,我们连研发的方向都提不出来,怎么办?我们就去研究消费者的行为,我们研究的产品是要卖给消费者,消费者需要什么那你就去研究什么,那就是我们的研发目标。

首先,我们老百姓为什么要买车?这是一个基本目标,就是让自己想走就走,跑得非常快。机动性的形成倒推过来就需要电池有快充能力,如果电动车不能快充,那汽车的机动性就没有了。所以,快速充电这是汽车的属性的一个基本保障,它一定要可以像目前加油一样非常快的把能源装在车上,可以让车跑起来。

第二个要开发的目标就是电池的寿命要非常的长,要多长呢?要满足汽车的同步寿命。大家都知道设计一部汽车的时候它的基本原则就是主零件同步寿命设计,这是汽车设计工程里的一个基本原则,一个占百分之四五十成本的部件如果它不能跟整车寿命同步,那意味着什么?意味着这个车使用的成本太高了,还有一个更重大的问题就是二手车怎么流转?当汽车开了几年以后,电池已经废掉,你的车还在转,那个时候你想转让你的车你怎么转?你买特斯拉的车开了五年以后电池不行了你怎么转?你换一块新电池?那块电池比你卖车的钱可能还多。所以,这个问题是必须要解决的问题。

第三个问题,今天我们要发布的技术,这是我们攻克的最后一个难关,锂电池非常非常不安全,大家都知道锂电池稍微大一点飞机就带不上去,所以,我们要把锂电池做到不燃烧,我们经过八年努力,我们今天可以很高兴的告诉大家我们做到了,并且还没有丢失其他的性能。大家看到这棵大树它非常健康,它为什么非常健康?因为它的根非常非常的结实发达,我们把整个电动车的动力电池产业如果比喻成这棵大树的话,那10分钟快速充电、长寿命、不燃烧就是它的根,没有一个好的根,能量密度只能是树叶,它的树叶会掉的,再高的能量密度如果这三个达不到,那这个产业照样做不起来。

基于这三个基本的要求,我们首先研发了我们长寿命,快速充电,因为不燃烧这个难题太难了,我们才刚刚完成我们一些关键技术的研发,之前,快速充电和长寿命我们已经在全球,在欧洲4个国家,中国27个省市装载了一万多辆公交车和商用车,这些车总运行6.2亿公里。至今为止没有任何一个因为电池引起的运行安全事故,这是事实。

 

电动汽车为什么不安全?电动汽车里有两个最不安全的因素,一个是高压直流电,高压直流电非常不安全,电压最高到六七百伏,电流可以到几百安培,这种电流电到人用不了一秒就可以把人烧焦。但是高压直流电不是一个科学问题,它是一个工程问题,这些技术目前我们已经全部具备,整个设备全部具备,现在需要的是国家要组织人出台电动汽车电气系统的标准,让整个产业在这个标准下运作,这样的话我们就会买到合格的零部件。这里面最可怕的还是锂电池的安全,因为锂电池的安全不可预测。当安全不可预测的情况下怎么办?难道买保险吗?你可以买财产险,但是生命险怎么买?

锂电池是自带火柴的油箱,这个比喻非常形象,我们的汽车上都有油箱,燃烧的热值也差不多,它为什么看起来安全多了?就是因为没有用火点它,电池里因为内短路,自带火柴,这个火柴还不知道什么时候会点,所以,非常非常的危险。

 

谈到电池的不安全因素的时候我想请我们公司管安全方面的专家刘文娟博士跟大家介绍电池不安全的机理。

刘文娟:

感谢各位嘉宾莅临今天我们的发布现场,感谢吴总的介绍

近几年来,动力锂离子电池汽车变得越来越火,同时全世界每年都有很多动力汽车燃烧的事件,这样的事件不绝于耳,也引起了人们的忧虑。但是为什么这些经过了严格的安全测试的锂离子电池仍然会燃烧呢?其实能放在飞机上的动力锂离子电池是经过了更加严苛的测试,它不光是电池,电池系统也是经过了重重的安全方面的考量,理论上应该是绝对安全的,但是事故仍然发生了。

2013年1月份两架787飞机因为锂离子动力电池模块的燃烧引起的迫降也引起了全世界关注。其中美国国家交通安全委员会对这件事情进行了彻查,他们拿出这块受损的锂离子电池模块,挖出其中8块电池,把每块电池都拆解,每个极片都拆解,最终在其中6号电池的一片负极极片的集流体上发现一个洞,这是因为内短路引起的。而这个熔融的洞表明当时这个锂离子电池内部的温度已经超过1100摄氏度,这块电池迅速发热,并导致周围电池的迅速发热,所以,这个锂离子电池模块从电压开始异常到开始燃烧失效仅仅用了15秒,造成飞机迫降。

 

引发内短路的原因林林总总,其中有一点就像是图中所示的,在我们锂离子电池使用的充放电的过程中,活性材料不断的膨胀、收缩,这样就会导致压迫极片和隔膜,会慢慢的导致集流体断裂,隔膜受损,正极接触负极,发生微短路,微短路慢慢演化成了更加恶化的事故。

所以,我们就把注意力放在锂离子电池内短路的成因。这个成因有很多我把它分为可以控制,可以避免的外因,包括不稳定的设计,环境的恶劣,以及机械性的损伤,这些原因是可以通过电子器件和机械设计进行避免的,但是还有一些内因是无法完全避免的。接下来向大家做一个详细的描述。

其中一点是生产工艺的问题,生产工艺我们只能做到尽善尽美,但是因为制造设备和检测设备有限,不可能做到百万分之百都是完全合格的电池,其中包括我们无法避免的通过正极材料、负极材料和电解液在转移、混制过程中所带入的金属微粒,并且我们在切割极片的时候,极片上容易产生金属打卷。这些都会变成我们电池里的一个微短路的隐患。

另外,在几平方米的隔膜上,隔膜仅仅只有十几微米,对工艺的要求非常高,但是并不能完全避免隔膜上没有这样的微孔洞,也不能避免侦测的设备能够完全探测出这样的孔洞。另外,在制备电芯的过程中,隔膜也可能会受损。所以,这样的微孔就会导致正极和负极的微接触,这就是微短路的产生。

还有在我们叠电芯的时候,极片和隔膜会有一些错位,电极会有错位,焊缝不良等等,这些都是病灶,就像我们人体中有了癌细胞并不能被及时检测出来,但是这些癌细胞会慢慢的恶化,侵蚀我们的好细胞,到最后病发不可收拾。

通过之前的一些安全上的案例,我们已经解释了一些在循环过程中的损耗所导致的内短路的产生,即使是优良的电芯都是不可避免的,更何况是一些有病灶的电芯。这些微短路所产生的那些化学反应和放热反应,就像是一把把内火,这些火都烧在电池里,其实是比外面的撞击还要更加危险的一个行为。最终可以导致800万台电脑的回召,导致787的折翼。所以,我们对在电池里发生热失控的种种反应进行了定量的研究。

这是我们针对一个充满电的电芯,百分之百SOC(注:荷电状态),假设它的负极不燃烧,内短路产生的时候所放出的热引发热失控,首先发生的反应是SEI膜的溶解,而它的放热是极其有限的,只占整个放热的1%,负极暴露,跟电解液发生反应,反应热大概占5%;电池充满电的时候,锂会在负极积聚,被氧化的化所放出的热是16%,而绝大部分的在热失控时的放热来自于电解液,电解液的放热占了72%。

正极与电解液反应也会放热,但是这个热相对于电解液来讲就很少了,只占了6%,当然,我们对正极和负极也是做足了文章,因为正极和负极材料是我们锂离子电池中提供能源的材料,所有的能量来自于他们,这也是决定了电池的快充性能、它的寿命和能量密度的决定性指标。所以,正极和负极我们在这三项里都是极其重视的。但是如果说起安全问题的话,电解液是根本。

之前讲到的这些不管是正常的电芯在使用过程中产生的内短路也好,或者一开始就先天不良的电芯,它的这些内短路都会导致电池内部的温度慢慢上升,上升的过程中就会触发了一系列的化学反应,这些化学反应都是放热反应,会使电池内部的热开始积聚,温度开始上升。当上升到120-130度的时候,我们一般采用的PE和PP的隔膜就会发生软化,发生收缩,这个收缩就会扩大我们内短路的面积。当正极和负极接触发生放电的时候,这个热是瞬时放出的,就会发现电池温度骤然上升,当温度上升到150度的时候,各种化学反应都会加速,都会恶化,同时这个隔膜的收缩也会变的更加严重,会暴露更多的面积,导致更大面积的内短路。这样,内短路所产生的热会使得电池的温度再次急剧上升。

当它上升到一定温度的时候,电解液蒸发,电解液和正极、负极反应所发生的气体(如果这个电池不能把它完全保持在这个电芯里的话)因为电解液是可燃的,它会漏气,遇到高温、氧气甚至会发生爆炸。

如何能够降低反应的速度呢?我们就把隔膜做成不可收缩,不能扩大内短路的隔膜。所以,微宏的高安全隔膜可以在300摄氏度不收缩,一直在化学反应到了300摄氏度的时候,微宏的隔膜可以保持形貌完整,没有大面积的内短路,这样整个电池里的热是通过化学放热一点一点积聚起来的,不会发生瞬时的热失控,这样即使是电池失效了也为乘客争取了宝贵的逃生时间,而电解液不燃烧就彻底扼杀了热失控发生的可能性。所以,微宏的高安全的隔膜再配备不燃烧的电解液,这样的组合就是捏住了热失控的两个死穴,电池可以到最后自己壮烈牺牲,但是用户是安全的。

 

以上就是微宏对锂离子电池安全的理解,以及我们的解决方案。现在我再把话筒交还给吴总。

吴扬:

谢谢刘博士的精辟论述。电动汽车的未来如此美好,为什么没有哪一个汽车大佬生产出每年超过5万台的电动汽车?特斯拉比较接近,因为特斯拉还不是汽车大佬,只是一个新兴的汽车公司,它别无选择,做也得做,不做也得做,其他主流的汽车生产商为什么没有动呢?

电动汽车的电池对主机厂来说占据40%~50%的成本,一旦质量有问题对主机厂来说是灾难性的损失。目前电池制造的最高水平,日本的18650电池,全自动完全无人的生产,它已经达到汽车质量控制的巅峰,但是它的合格率仍然只能控制在2ppm,这是相当惊人的,一百万个电芯生产出来只有两个是坏的,我们现在中国的生产合格率我估计远远达不到这个数。所以,离他们的水平还差得非常远。但是就是在这样一个电池质量的情况下,我们来算生产十万台汽车会出现什么情况?如果一个汽车我们假设装八千个18650的电芯,为什么用18650来举例?因为它目前是日本生产的合格率最高的电芯,在这样的合格率状态下,十万台汽车中有可能发生自燃的有1600台。想想不要说1600台,十万台汽车意味着什么?意味着一个正规的比较有规模的汽车公司它的生产基数最少十万台,这是一个起步量。如果有500台车,不要说1600台,500台车烧在路上,这个公司肯定带来灭顶之灾。

微宏公司用了8年时间,我们下面有请电解液开发的郑卓群博士给大家介绍电解液。下面大家欢迎郑博士给大家讲电解液。

郑卓群:

各位领导、专家、嘉宾,大家晚上好,

我是做研发的,我是个技术人员,我必须非常诚实的面对各种问题,我从事电解液开发,与锂电池打交道已经八年了,我非常诚实的告诉大家目前绝大部分锂离子电池是不安全的,一旦烧起来就是这样,不管你装的是什么材料,磷酸铁锂、锰酸锂、还是三元材料,一旦烧起来结果是一样的。而我根据我们多年来的研究分析,这里面燃烧罪魁祸首是电解液,我自己是做电解液的,我深感责任重大。如果要把电池的安全性提上去,电解液的安全性必须克服。首先要做到电解液是不燃烧的。我们才能做成的电池是不燃烧的。

当时这个立项报告也是我自己写的,当然是根据微宏一贯以来的技术灵魂。第一,你开发的电解液必须是不燃烧的。第二微宏是做快充的,我们快充的灵魂不能丢,所以,它必须具备十分钟内充满电的能力。第三长寿命。电动汽车要普及,要用起来,老百姓都用得起,价格必须便宜,做便宜,成本下降,最好的办法就是长寿命,汽车开八年十年电池还好好的,这就是降低成本最好的办法。所以,当初我们开发不燃烧电解液的时候,这就是三个目标。

目前市场上绝大多数的锂离子电池电解液,当我们把这样的电解液加热到沸腾的时候,它冒出的蒸汽用打火机一点就点着了,而且火是不断的,直到电解液挥发的蒸汽都烧完为止。

而微宏的不燃烧电解液同样用火枪点点不着,甚至冒出的蒸汽把火苗都给扑灭了。这是我们做电解液配方的时候首先第一个必须做的实验,要用火点,看能不能点得着。

这还不够。我们知道当电池由于各种原因发生内短路而导致热失控的时候,我们整个电池系统内部很多的零部件或者局部元件,比如我们的电线会因为局部受热瞬间升温,温度会达到很高。所以,我们的电解液要模拟这样的过程,这个研究是为了模拟热失控的时候我们电解液会不会燃烧。这两项都通过了,才能说你这个电解液基本上可以判定是不燃烧的。

不燃烧还只是第一点,来看一下用这样的电解液注入微宏的电芯之后它能否达到十分钟内充满电,以及非常长的寿命这两项指标。

这是五条充电曲线,分别代表60分钟内充满电,直到10分钟内充满电,我们可以看出10分钟内充满电的电量与1小时内充满电的电量相当,这就说明这个电解液能快充,没问题,而且大家看它的充电曲线,十分钟充电曲线蓝色的这条,与60分钟充电的这条曲线它的电压升伏并不是非常大,这也从另外一个角度说明这个电解液是可以快充的。

看一下能否长寿命,这条曲线我们整整测了将近一年。20分钟充电,10分钟放电,连续充放电,一天跑36周,跑了整整三百三十几天才拿到这样一个数据。我们来解读一下,我们充了大概有12000周,电池容量由当时的初始容量的84%。所以,由此断定这样的电解液在如此快速充快速放的条件下它确实可以达到长寿命这样一项指标。我对电解液的解说汇报就到此结束了。下面再次欢迎我们的老板上台。

吴扬:

谢谢郑博士。真的很辛苦。下面跟大家介绍我们首席技术官李翔先生。我叫惯了“老李”,老李是中国膜专家的第一号人物,他从事了三十年的膜生产,并且在2000年我投资的公司,我们生产的水处理膜,直到现在仍然是全球最先进的,它的先进性在什么地方?这是全球唯一可以使用在含油废水里的超滤膜,这个膜是不怕含油废水的,可以进行污水回用,做膜反应器。后来老李我们又在一起开始搞电池膜,那时候我跟老李说你搞一块膜一定要让它达到三百度,要超过电池材料的分解温度,当电池材料分解之前这个膜始终是把电池的正负极隔开的,当它分解以后它就变成了砖头,它没有活性了,你的膜再怎么样也没有关系,这就是我们研究高温膜的一个安全机理。下面大家欢迎李总。

李翔:

各位来宾,晚上好。我作为公司从事膜技术开发多年的一个“老人”,在微宏公司实现开发不燃烧电池的整个项目过程中,我自然而然成为开发高温隔膜的负责人,带领我的团队进行了八年的抗战,来开发这款高温隔膜。

 

一般来讲,电池隔膜除了材料的回温性要求,从成膜来讲希望制成的电池隔膜对电解液有良好的浸润性,我这个电解液堆到上面很快能渗透到隔膜里。第二,整体通透性好,电池工作的过程中离子可以畅通的在正负极之间来回迁移。第三,这个隔膜要有好的化学稳定性。第四,要有好的热稳定性。在电池工作过程当中温度产生一定的温升的情况下电池隔膜必须保持稳定,不能有严重的收缩。在整个电池隔膜的开发过程当中刚刚我们已经明确讲了,我们界定我们电池隔膜它的热稳定性温度要高于正极材料的热稳定性温度,这是我们的基本要求。

 

讲隔膜之前我们先对现有的市场隔膜进行一个回顾。我们现在在动力电池所用的隔膜目前基本是这两种,最多的是聚乙烯(PE)或者聚丙烯(PP)的复合隔膜,熔点基本在130度左右,隔膜的热收缩的产生温度实际上就是它的熔点温度或者比熔点温度再低一点的软化温度,到这个温度的时候隔膜就必然会产生收缩。

 

根据目前市场隔膜所暴露的缺点,我们整个研究工作一上来实际也不是一帆风顺的。我前面一直是做PVDF隔膜的,一上来我也采用PVDF做隔膜材料,因为从PVDF材料本身来讲,它熔点明显高于PE隔膜。第二它是不燃的,而PE和聚丙烯是可燃的。PVDF隔膜化学稳定性也很好,因为它含氟。但是经过几年开发,我们发现这种隔膜做完,把它装到电池里在正常运行时它有非常优异的性能,它的表现要优于现有的PE隔膜和PP隔膜,但是电池一发生热失控的时候我们就发现PVDF隔膜会在90度左右,就被碳酸质的电解液溶解而造成电池内短路,这是不可取的。所以,我们又重新选择了材料。最后我们选择了“凯夫拉”作为我们制膜的基本材料,“凯夫拉”是用来制作防弹衣的一种材料,同时它所生产的纸张也用在飞机机翼部分的增强材料,是一种非常优异的材料,有很高的绝缘性,它制成的隔膜纸可以用在变压器上做绝缘。我们选择这个材料做隔膜就发现它和我原先搞的纤维素膜、PVDF膜都完全不同,它的成膜性,包括它的溶解都跟以前的东西截然不同,这八年里我们做了大量的工作,解决了树脂的溶解、孔隙率、成膜和特别合成,最后包括整个制膜过程中产生废液的回用,以及部分废液的资源化利用,以保证这个生产过程是环境友好型的。通过这八年的开发,我们终于做出了这款膜。

 

这是目前这款膜所达到的性能,以18微米的膜为例,透气时间可以控制在200秒,我们大部分的动力隔膜做得比较好的在250秒左右,拉伸强度可以达到35兆帕,孔隙率控制在50%-55%,做到80%没问题,但这样并不够。我们重点测了它的热收缩率,我们把这个隔膜放到300度的烘箱烘烤一个小时,它的热收缩只有小于1%,不管是纵向还是横向,它的收缩率都非常小,我们现有的隔膜要求在测试温度下它的热收缩率要小于2%。

 

为了验证这个隔膜的热稳定性的能力,我们把三种膜做了一个比对实验。高温隔膜、PE涂覆隔膜、最常用的PE隔膜,150度,200度,250度的温度下在烘箱烘烤,我们微宏耐高温隔膜到300度实物形态和尺寸都没发生变化,PE涂覆150度还表现良好,200度已经脆化,250度隔膜已经开始碳化,到300度就完全碳化了。PE隔膜在150度的时候拿出来就缩成一团了。

 

我们为了验证它的热穿刺性,我们又做了一个实验,我们把一个金属棍加热到350度之后和被测试隔膜进行接触,接触以后的结果,PE隔膜是迅速熔成一个洞,而且这个洞不断的向四边收缩,形成一个更大的洞,而PE涂覆隔膜也很快熔了一个洞,但是并没有向四边明显的扩大。我们微宏高温隔膜只是在隔膜上留下一个透明的区域,并没有形成孔洞。这就说明我们微宏隔膜抗热穿刺能力是非常强。

 

我们又做了他们的点燃实验,微宏高温隔膜在火焰里会产生少量明火,但是一离开火焰马上就熄灭,属于自熄性的。PE涂覆隔膜点燃以后就燃起熊熊大火,很快就把隔膜烧毁。PE隔膜一点的时候它一边收缩一边燃烧。

 

为了进一步验证我们隔膜的性能,我们把它做成了电池进行了整体的测定,做的测试很多,是用微宏的耐高温隔膜+普通电解液,一般的PE隔膜+普通电解液,当它进行短路实验整个电池很快膨胀冒烟,我们微宏的耐高温隔膜+普通电解液情况会怎么样呢?当它短路后,整个隔膜迅速的膨胀,但是铝塑膜表现没有发生颜色变化就说明这个隔膜的温度不高,铝塑膜的表现温度也不高,但是由于普通电解液的气化点很低,所以它迅速的膨胀。我们不燃烧电解液+微宏的耐高温隔膜会出现什么情况呢?只是整个电池有点微微的鼓起,变化完了整个电池膨胀度又慢慢的回缩。

 

针刺实验,实际上检测内短路的能力,普通电解液+普通PE隔膜的实验,它迅速的冒烟。微宏耐高温隔膜即使加进普通的电解液,它只是冒了一点青烟,很快就什么现象都没有了。

以上是我向各位专家和各位来宾报告的我们耐高温隔膜的研究情况,我非常高兴,我也由衷的希望我们公司这种耐高温隔膜的开发成功将会对我国电动车的推进起到积极的作用。下面请我们的CEO再出场。

吴扬:

说起隔膜,大家可能不太了解,为什么做隔膜要用八年的时间,因为隔膜这个工业它买不到任何的标准设备,买不到任何的生产线,也没有任何的人给你指导,工业界没有任何人给你提出任何方案,所有东西都要自己琢磨。我们在做”凯夫拉”隔膜的时候遇到很多的问题,首先凯夫拉一旦结晶材料不会溶解,拿什么溶剂都溶不掉,那就意味着连芳纶的原材料我们都要自己合成,所以,隔膜工厂首先是一座小的化工厂,还是一个技术非常高超的化工厂,所以,非常困难,我们用了八年时间。

我们的隔膜和我们的不燃烧电解液建立了动力电池对安全的主动防御系统,从内部解决问题,解决了主动防御就安全了吗?在微宏我们仍然不满意,我们还是不满意,是因为人的生命比任何都大,在安全上一点疏忽都不能有。接下来由仝博士介绍我们的被动防御系统。我们主动防御如果失效的情况下或者由于外部的短路失效的情况下,我们的被动防御技术是怎么建立起来的,下面欢迎仝博士。

仝志明:

谢谢吴总,我们做电池的时候,专家都说这个电池十分钟充电是不可能的事情,我们也不服,我们把它做出来了,而且我们现在在全球,如刚才吴总介绍已经超过一万辆车在用,飞机也是一样。所以,锂离子电池都是可燃物,容易燃烧的,我们不服,我们就要搞出一个不燃烧的东西来,这是一点点体会。

我们今天要介绍的是被动防御的系统我们称之为STL,简单说叫智能热控流体的被动防御技术。这是个什么概念呢?我负责这块技术的开发,设计这个电池系统的时候我就是看每一个人都是坏人,我认定每一个电池都有可能失控,从而发生刚才那样的现象。我的任务是什么?当一个电池变成这样的时候,我要把它按住,我不能让这个着火、燃烧或者热量传递到旁边去,把整个电池系统搞崩溃,整个系统崩溃之后带来的能量是非常巨大的,也是灾难性的,烧车、伤人都很有可能发生。这只是一个最初的想法。

真正做的时候费了很大的劲儿,看到电池在失控时爆发的猛烈程度有时候就像手榴弹爆炸一样,我们在这个过程中想尽了各种各样的方法,直到最后我们终于找到了一个非常有效的方法,而且看起来非常简捷。电池失控就像火山喷发一样,如果我们把这个火山让它沉到海底会怎么样?各位心里是不是感觉到安心了很多?非常简单,我们的工作就是把整个电池系统没到液体里。没到液体里以后,电池和空气隔开了。着火的时候有三个要素要同时存在,可燃物、氧气、高温(就是点火点),这三个要素如果只有两个的话是不会着火的。所以,浸没到液体中就会起到这样的效果。比如一个电池包里面充满液体,有一个电池失控了。所以,局部的高温造成电池的破裂,并且释放出可燃的气体或者泄露出来什么东西,这些东西是在液面之下发生的,它没有接触空气,所以,它不会起火。等到气体冒出液面之后有空气可能有可燃气体,但是没有高温点,所以,它也不会起火。

 

空气中刺这个电池威力很大,我们把同样一个电池放到液体中针刺一下,威力也很大,不过没有火。火被液体封闭在下面了,红色的曲线是在空气中穿刺的时候电池表面的温度,红色的曲线在很短时间内冲到650度,蓝色这条曲线也是电池表面的温度,在液体中这个温度只上升到了120度。所以,我们可以因为一个简单的形象对比看到液体封闭的效果。

从我们做这个行业八年来,到刚才谈到我们有一万台车,现在这10000台车都使用了这样的液体封闭技术,在中国、欧洲、全球运行。在所有的过程中我们没有发生过一起因为电池所产生的运营安全事故。

这个液体我们称为智能热控流体,刚才讲的都是失控的时候它起作用,电池不失控的时候它在里面干什么?我们工程师赋予它三个辅助的职能,但是非常重要。分别是平衡温度场,什么概念?在空气中的电池箱电池的温差是比较大的,在液体中电池的温度可以平衡得非常好,整个温差可以控制在3°C之内,这带来一个什么效果?电池的温度不一致会造成系统整个电池寿命的缩短。所以,很多电池单台寿命很长,做成系统大打折扣,通过平衡温度场我们的系统效果可以跟单台电池接近。整套系统循环寿命的测试,500多伏电压,测试下来这个系统的循环寿命超过两万次,跟单体电池几乎相当,这个液体平衡系统对寿命所做的贡献。

第二,对于整个电池温度的控制。我们可以非常简单方便的把这个液体循环出来,在循环短路上对液体进行加热或者冷却。所以,无论是在炎热的地区还是在高寒的地区,控制电池的温度,大大简化了整个电池系统设计的难度,降低了系统的成本。

第三,非常重要,就是我们选的这个液体它的密度比电池里的电解液要小,如果一个电池出现了电解液的泄露,电解液会沉在液体的下面,它既不会有味道,也不会有危险和可燃气体挥发出来,它会封闭在下面,封闭在下面之后我们可以通过绝缘检测功能非常灵敏的发现,一滴电解液0.05毫升在箱子里系统就会检测出来,这比在空气中你发现电解液泄露灵敏度提高了很多倍,空气中通常是电解液泄露之后直到电解液蒸发,剩下的盐足够多了形成盐桥从电池上一直搭到箱体上你才能发现绝缘油可能有问题,而这里不是,只要一滴0.05毫升系统就可以发现。

这就是我跟大家分享的被动防护的技术,下面还是把话筒交回到CEO吴总。

吴扬:

刚才我们看到我们公司研发的主动和被动的防御技术。我在这里想说一点,被动防御技术是一个非常非常简单的技术,并且成本也非常低廉,我希望我们国家能把它作为一个工业标准,这非常重要,根本就不增加什么成本,几十块钱,几百块钱就搞定,它能减少很多很多的危险,这在我们一万台车的运营里已经得到充分的验证,我们车为什么这么安全?这个东西的贡献是功不可没的。所以,我们公司虽然在上面拥有知识产权,如果同行想使用这个技术我们可以开放,让大家都可以用,让我们一块共同发展。

我们很欣慰的看到目前国内在电池的安全预警上已经出来了相关措施,至少我们可以看到国家对电池安全的关心程度在大大提高,这对整个行业来说是一个非常大的好处。所以,我们微宏不燃烧电池希望在未来中国电动化弯道超车上能够为我们国家贡献一份微薄的力量。

 

这是我们在不燃烧安全电池的基础上的一些技术分享,我们公司还有另外一个更庞大的团队,你们现在看到的团队只是我们整个研发团队的非常非常小的一部分,我们有300多人的研发团队,我们还有更庞大的团队在做什么事情?在研究高能量的电池,因为以前我们把注意力放在电池这个大树的根上,我们要把根扎好,然后我们才长的枝繁叶茂。在未来的两到三年你们可以看到微宏能量密度170,能量密度220,能量密度250,能量密度300(注:上述单位为Wh/Kg)。这四种能量密度的电池在我们的实验室里齐头并进的在研究。下来我们希望跟国内各大厂商,还有车厂展开合作,首先我们会选择一些有理想,有志向的战略伙伴进行深度的合作,提供最安全的电池。因为我们产能是有限的,我们刚开始可能供两个汽车厂的厂家都不够,所以,希望大家将来首先跟我们形成战略伙伴关系,大家共同一起发展。谢谢大家。