中汽中心王芳：從全生命周期角度提升電池安全
中國汽車技術研究中心有限公司首席科學家王芳發表主題演講
“我們應該關注動力電池在全生命周期內的損傷動態累計過程，以能夠在微量損傷的時候更早地捕捉到，從而更好地進行電池安全管理。”在第七屆動力電池應用國際峰會（CBIS2022）上，中國汽車技術研究中心有限公司首席科學家王芳表示。同時，通過多層級多種測試技術聯用，揭示電池安全的邊界，以多元化的途徑去建立電池預警的手段。
在整個動力電池的使用過程當中，我們都希望能夠是健康的而且高效的。王芳指出，即使當發生一些損傷累計到一定的階段，也希望它是能夠可控的。所以行業都會從全生命周期的角度，去不斷地提升電池安全的管理技術，創新的技術。
“這幾年，我們在調研和測試過程當中發現，實際上電池在使用過程當中，一直到最終的生命周期結束，它的安全會跟前期的研發設計、生產制造和使用，都會有密切相關的聯系，它本身就涉及到全生命周期的過程。”王芳表示。實際上，現在行業內的很多電池企業和車企通過在不同階段的一些設計和改進，去不斷提升整個電池的安全性，希望電池是不起火、不爆炸，甚至不冒煙。
主要思路是，首先是材料、部件和電芯層級這樣的研發設計和制造的過程，會涉及材料的選擇、工藝的精益求精，以及結構的優化設計。再到系統層級的集成設計理念的創新，也包括熱管理技術不斷地革新，再到整車在實際使用中的監控和預警技術不斷地發展。
“實際上材料和組件的層級，大家首先想的是從元素周期表里，希望能有更低產熱、更高比能量的活性物質被用到動力電池上。然后把材料的性能發揮到極致，選擇到更穩定的電解液，更高強度的集流體和安全性更好的隔膜,構成電池本征的高安全材料的組合體。”王芳指出。
在這種情況下，再選擇更可靠的工藝設計。“比如說，希望能夠避免電芯的產熱的集中、聚集，以及在使用的過程當中，因為快充等會導致的缺陷在某一個薄弱點高度的集中。”王芳解釋，在這個基礎上，再不斷地提升系統集成的方案。
到了使用階段，王芳指出，要關注新能源汽車在實際使用過程當中的高頻、高危的事故形態。首先，如何能夠設計一個安全合理的快充技術，能夠滿足消費者補能需求，是必須要重視和去不斷提升的技術方面。第二是托底的防護。因為在車輛底部的各種異物的沖擊下，電池的殼體都有可能受到一定的損傷。這個需要研究改進。
第三是自燃。這個問題涉及兩個方面，王芳指出，即如何能夠在現有的技術水平下，一方面提高電池本身的熱安全，另一方面當電池本身的熱安全不能夠作為最終屏障的時候，是否能夠在整車的層級實現熱擴散的阻斷。
“到了實際使用的階段，可能最重要的就是到了熱管理的層級。要想起到很好的熱管理作用，必須是對每一個電池量身打造的，必須知道每個電池的發熱量、熱的特性，以及發生失控的點在哪里，也就是說它的邊界點在哪里。”王芳表示，所以我們必須了解和熟悉每一款電芯，才能夠設計出一個好的熱管理的系統來。
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