随着动力电池的能力密度提升，对安全性带来很多的挑战

2011年2月到2019年10月，所有的汽车事故是229起，其中53%是无事故自燃发生事故；充电是23%，碰撞有10%，其他有11%。为什么把一些事故放在“其他”？这些媒体的报道，或者是网络资源，我们看不到事故的描述，所以也没有办法确定事故原因，就只能放在其他里面。

在充电23%就有几个比较重要的方面，像电芯一致性，头几年电池管理系统的策略设计不当，或者充电桩与电池系统不匹配，当然，车桩匹配还有一些问题，但是问题已经越来越少了。

碰撞主要是正碰、侧碰，这种剧烈碰撞会瞬间引起着火的事故。还有一类是托底，大多数情况下它不会很快引起事故，但是是潜移默化的过程，对电池使用过程会造成损坏，在托底之后还要继续使用的话，有可能后续就会产生一些事故。

浸水事故比较少，但是是典型的事故，一方面是车辆本身的IP设计有问题，还有在使用过程当中，结构老化和异常，所以防护性能就下降了。

比例最大的就是自燃导致的，今年比较有特点的事故，包括几起发生在地库里面的，影响比较大。经过事故分析，大部分是电芯发生热失控，导致热扩散，再导致车的自燃。

总结了四个方面：材料/部件、电芯制造、系统集成和实际使用。1.材料/部件，就是隔膜和关键材料有异常；2.电芯制造、3.系统集成，在策略故障已经很少了，都在不断的优化策略。还有一类是排线不佳，今年7-8月发的事故也是由于这样的原因，发生磨损就引发了危险事故；4.实际使用过程当中的滥用，正常过程当中还有一些不正常的情况，很重要的方面就是电池老化，老化过程当中正负极材料结构的变化，都会对电池安全性造成影响。

经过梳理之后，随着动力电池电芯的能力密度提升，对安全性带来很多的挑战，上面的图是电芯，下面的图是系统。电芯能量密度的提升还是比较快，从最初的磷酸铁锂。电芯能量密度提升，再结合电池系统的轻量化，电池系统的能量密度也在提升过程当中。2018年均值在140左右，峰值可能是在160左右了。可以给大家透露一个数据，2019年195瓦/时以上的电池系统已经出现了。

对整个系统做了一些简单的测试，就发现随着能量密度的提升，它的关键指标都是在对安全产生重要的影响。对市面上用得比较多的动力电池进行了梳理，能量密度基本上都是往上走的趋势。针对电芯，我们做了很多的热失控的实验，一方面研究热失控的关键指标是怎么变的，另一方面，引入能量的概念，来看一下引入的能量跟本身的能量。随着能量密度的提升，它的引入能量是往下降的，我们做了很多的体系。

我们梳理了全生命周期对电池的影响，第一个圈是可用评价。在这里面用是不会出现问题的；第二个圈是可控评价。如果控制得好也不会出现问题；第三个圈是失控评价。如何对可用的边界、可控的边界和热失控的边界评价？我们对电池的测试评价技术提出很多的挑战和观点。

回到事故统计，充电事故、无事故自燃的事故等等事故都是越来越多，我们统计更多是充电中发生事故；无事故自燃尤其从2019年开始，我们在事故分析过程当中有两个点：1.充电静置过程中，包括特斯拉的事故是充电完了之后放在家里，到了晚上九点发生事故。2.行使过程当中的事故。针对这些事故我们简单分析了原因，首先是车保有量增加了，现在是超过三百万，这么大的保有量发生事故，是很正常的；另外是车辆行使工况复杂；用户使用习惯复杂，这个是针对快充、慢充、用户的驾驶习惯等等，更多用户是采用慢充，对电池损伤比较小一些。但是一些营运车辆80-90%全部采用快充；动力电池技术方面，对电池产线参观的时候发现，国内的生产环境还存在很大提升空间。

动力电池评价是贯穿全生命周期的评价工程，现在看到的是不同条件下的容量变化，还有循环周期内的热失控参数会变，这些变化结合整个电池控制策略，来把控制做得更好。

动力电池的测试评价一定要结合整车，我们现在对整车的要求很高，包括续驶里程、全气侯使用条件、回收利用、使用便捷性、经济性、用户使用安全等等，还要想着车用几年之后，还能跟传统燃烧汽车一样，卖二手车还有价值。针对这些内容集中到电池上，就包括高能量密度、自然放电率低、温度范围好等等。

针对比较细的内容，今天主要是讲电池的安全性，首先讲过充，从目前来看，随着电池管理系统、电池控制技术的提升，在事故中，被过充的电池已经很少了。我们做了大量的数据，由于过充引发的事故比例已经是很少了。

对于充电现在是大家进一步关注的内容，我们做了充电特性测评体系，对多种充电策略进行全方位的验证和评价，以此找出对电池使用评价最轻的充电策略进行使用。

机械安全体现了电池的标准进化，2017年启动国家标准的制定后，就把全生命周期的概念引入到测试评价当中来。现在国家标准要实施的话，要将振动和防水结合起来，来看看整个过程当中是否有影响。一方面是评价技术的进步，另一方面，也是标准在逐步的更新。

在热安全方面，这是比较典型的图，对动力电池系统、热扩散的评价方式，电芯发生热失控，会不会有热扩散，如果没有就是可以的；如果有热扩散，你得给足够的逃生时间，还不能发生危险事故。一是逃生，二是保证车辆的安全。

再讲讲电池的安全测试标准化进程，这个图是目前动力电池标准的体系，从性能、寿命安全性、互换性、回收利用、附件和其他，动力电池标准在我国是很完善的，尤其是在安全性这一块，我们从最早的体系安全性标准，再到GB/T31485-2015、GB/T31467.3-2015+修改单，前一段时间工信部组织了专家讨论实施意见，近期可能会出台一个文件，把部分项目提前实施，如果大家感兴趣可以关注一下。

这个图是中国动力汽车标准路线图，对标准化进程做了梳理和日程的规划，这里面就包括可充电储能系统，还包括控制器、功能安全和梯次回收。

最后简单介绍一下，不光是全国做动力电池的安全性标准，全球都在做相关的法规。第一阶段对电池系统和一致性安全性做了验证工作，包括和加拿大、美国、日本、韩国一些专家进行讨论，起草出了第一阶段的法规，这个也已经发布了。第二阶段的工作是在2018年3月启动，启动会是在北京召开的。第二阶段的工作包括：热扩散、振动、海水浸泡、毒气分析、整车高压安全。还有必要说一点的是热扩散，是由我们牵头，还联合了清华和国内其他高校，共同做了研究工作。热扩散在第一阶段是作为附录发布出来，现在其他各个国家都在进行研究，一方面是研究处罚方法；另一方面，研究评价体系。我们国家是走得比较靠前的，应该是全球第一个将热扩散转化为自己国家的强制性标准的进程。在第二阶段，热扩散还会进行深入的研究。

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