天津力神王念举：打破动力锂电池安全“死穴”

“电池安全和新能源汽车安全，不仅仅是行业痛点，甚至可以说是死穴。”

在一月初举办的2020电动汽车百人会上，天津力神电池股份有限公司常务执行副总裁王念举这样说道，在题为“动力锂电池安全技术研究与市场化”的主题演讲中，他具体阐释了力神关于动力锂电池安全技术的研究和产业化进展。

天津力神电池股份有限公司常务执行副总裁王念举

汽车的电动化、智能化、网联化、共享化发展已经成为行业共识，在这种变革中，安全、续航、充电便捷、全天候使用都是目前电动化过程中面对的挑战，而这些挑战，都具体落地到了关于电池技术的在安全、能量密度、充电速度、宽温范围上的要求。

王念举的判断是，目前电动汽车电池系统比作2007年手机电池，2007年苹果公布了第一款智能手机，作为苹果的手机电池的供应商，力神有非常深刻的理解认识。

“当时正常的手机电池，3美金就算很高了，但是苹果的电池要8美金、9美金。当然目前成本是降下来了。”价格高的很大一个原因是，苹果在电池管理系统上做了好多工作。

而关于动力锂电池电芯来讲，目前则相当于2012年左右的手机电池的电芯。彼时，行业在拼命想提高续航，拼命在提高能量密度，把隔膜降得非常薄，甚至从9往7降，再往5降。

从产业发展来看，动力锂电池用了10年的时间，相当于手机电池走过了30年的时间，王念举的判断是，未来一段时间内，动力锂电池能量密度会有一定提升，但将很快达到技术上的天花板。

然而，从消费者角度来讲，追求能量密度，追求续航里程还是不变的要求，提高能量密度是行业的宿命，也是这个行业之所以难的一个重要原因。

与此同时，考虑到降成本的压力，目前不少公司把电池单体做得非常大，甚至三元材料做到200Ah左右，假如一旦失控，电池包会烧车。安全问题假如处理不好，会给新能源行业带来灾难性后果。

事实上，随着近年来三元电池装机量新增，目前的乘用车装机量三元电池的比例已经达到80%以上，而随着能量密度提升，安全问题爆发频率也在攀升，2019年各种媒体的报告已经有90多起，动力锂电池的安全形势非常严峻。

从目前电动汽车热失控的发生场景来看，静置、充电、行使过程中这三类大概占30%左右，剩下的10%是在碰撞、进水造成的。因此，如何保障动力电动汽车在全生命周期不同场景下的安全性研究，是行业面对的首要问题。

从力神的相关经验来看，王念举介绍，2018年到目前，力神总共配套乘用车是11万套，其中，高镍体系圆柱型21700配套3万多套，到目前为止是零失效。方型三元电池装机辆38550辆，到目前为止也没有热失控发生。

这背后，与力神在安全防护领域的研发和产业化投入密不可分。

从系统设计来讲，力神有六大关键技术，包括BMS控制技术、热管理技术、仿真分析以及测试验证的技术、轻量化技术、快充技术、以及热安全技术。

影响热安全的重要是四点，机电热化，“机”是机械设计，“电”是电子电气的安全设计，“热”是分布不均匀，刚开始一致性还行，随着电池内部的不均匀，越来越加大，到最后跟化学都是直接相关的。

包括底盘撞击，车撞击完了，可能没有什么事情，消费者还可以开，但是过一天，或者半天之后着了，在撞击过程中已经挤到隔膜，造成了一些损害，但是当时看不到，因此影响电池重要的是机电热化这四部分。

因此，在做系统研究的时候，要针对机电热化多维度、多层次的热安全解决方法。

从动力锂电池系统热安全技术上讲，撞击，电气（比如高压、低压、快充）都可能转化到化学反应，造成电池内部化学反应。因此，电池热安全技术是非常非常关键的，重要集中在电芯。

可以做的是这个过程中通过多元参量耦合探测技术，SOH，SOE，SOF，包括内阻的变化，去探测它。提前10分钟、20分钟，可以给整车有非常明确的反馈信号，这样就可以防止，而一旦热失控，只能主动或者被动的去进行消防，去进行扑灭。

从电子电气系统的安全设计来讲，力神基于ISO26262的标准，优选BMS，优选ASIL-C/D安全芯片，硬件层面上采用适度的冗余设计，建立故障容错机制，在软件层面，采用AUTOSAR软件架构，根据安全需求分解，制定全方位的安全诊断机制，采用多极故障报警处理恢复机制。

按照力神的技术路线规划，从电子电气系统安全的特性来讲，2020年力神将侧重于电芯安全以及高压安全故障诊断，BMS系统功能安全ASIL-C/D（乘用车选C级），SOC/SOP全生命周期宽温度范围估算精度提升（原先是10%、后来是5%、今年要达到3%）。

2021年是侧重于电芯安全及高压安全故障管理及预测，智能能量管理、维护保养、预约管理，车联网智能驾驶应用，电池寿命周期耐久性管理。

到2023年侧重BMS及整车控制器的高度集成管理，BMS系统信息安全，云平台大数据深度学习修正，新型电池智能管理。

从动力锂电池系统安全性能的市场化推广应用来讲，王念举建议，要从新能源车，整车需求侧，动力锂电池供应侧分别进行，形成基于整车一体化的面向设计安全，制造安全，应用安全，维护安全，以及回收利用，或者说报废安全的完整安全性的设计链。

与此同时，安全改善是一个持续过程，从正向安全设计的同时，反向分析也非常关键，特别是不同使用程度的电池，推移电池安全性的差异，从材料分析，从结构与电路的分析进行持续改善。