隨著新能源汽車銷售量與保有量的攀升，新能源汽車的安全事故和安全問題呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢，對人民生命和財產(chǎn)安全帶來了隱患，受到了社會和政府的高度關(guān)注，影響了消費者購買新能源汽車的信心，新能源汽車安全問題成為新能源汽車行業(yè)發(fā)展的制約因素，任其發(fā)展將對新能源汽車行業(yè)造成致命影響。

北京分院動力電池研究團隊通過對相關(guān)課題的研究積累，建立了新能源汽車安全控制策略相關(guān)研究能力，形成了一系列研究成果。本期概要分享我們關(guān)于動力電池部分的安全策略研究成果。


作為新能源汽車的核心部件之一的動力電池，其安全策略是我們研究的重點。動力電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十多年的培育、扶持和引導(dǎo)，經(jīng)歷了從弱到強，從小到大的過程。由初期的模仿、跟隨發(fā)展為主導(dǎo)和引領(lǐng)，實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，量的提升，產(chǎn)生了多家具有國際影響力的動力電池生產(chǎn)企業(yè)。同時電池行業(yè)必須清醒的認(rèn)識到在動力電池設(shè)計驗證、生產(chǎn)制造、使用回收等方面依舊存在諸多問題，亟待攻關(guān)和研究。

一.設(shè)計要求
在動力電池設(shè)計驗證環(huán)節(jié)，主要是設(shè)計需求模糊導(dǎo)致的設(shè)計目標(biāo)不明確，以及開發(fā)周期過短導(dǎo)致的驗證不充分。整車使用工況和使用場景的不確定性導(dǎo)致整車企業(yè)無法明確其產(chǎn)品定位，因此無法針對零部件提出明確的技術(shù)需求和指標(biāo)要求。電池企業(yè)與車輛企業(yè)在技術(shù)共享、信息交流、運行特點和使用維護等方面的銜接和溝通不透徹，難以將車輛的實際使用要求轉(zhuǎn)化為電池測試驗證評價的方法，也難以提出針對性的技術(shù)指標(biāo)要求。例如，定位為私家車的車輛用于營運，其車輛的行駛工況、日負(fù)荷強度、使用年限等均有明顯差異。由于需求的不明確性，整車及零部件的驗證試驗無法有效反映實際情況，存在驗證不充分的情況。此外，由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，政策調(diào)整頻次較高，企業(yè)追求高比能量，導(dǎo)致產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短，產(chǎn)品迭代迅速，無論整車還是零部件的長周期驗證試驗均不充分，由此引發(fā)驗證試驗未覆蓋普遍工況的情況，也是造成安全事故的重要原因之一。

二.生產(chǎn)制造要求
在動力電池設(shè)計制造環(huán)節(jié)，主要是生產(chǎn)工藝、流程、質(zhì)量控制等方面存在有待提升和完善的地方。質(zhì)量控制對電池單體的生產(chǎn)質(zhì)量尤為重要，過程的質(zhì)量控制是保證電池單體質(zhì)量和一致性的重要手段，例如進料的雜質(zhì)金屬檢測及篩除，以及涂布環(huán)節(jié)的雜質(zhì)控制等均會對電池的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。此外，由于電池對水分的敏感性，電池生產(chǎn)環(huán)境的濕度控制極為重要，對電池的性能、壽命和安全性均會產(chǎn)生重要的影響。加強對生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，是現(xiàn)階段提升產(chǎn)品品質(zhì)的必經(jīng)之路，也是目前行業(yè)普遍存在的短板。

三.驗證和評價要求
電池和電池系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的供方，應(yīng)與整車企業(yè)建立相適應(yīng)的質(zhì)量管理體系并接受整車企業(yè)的管理和審核。關(guān)鍵部件的供方應(yīng)實施質(zhì)量保證，有相關(guān)證據(jù)證明其開發(fā)能力。

對于不同的技術(shù)方案、不同技術(shù)水平和安全特性的高能量密度電池產(chǎn)品，在換產(chǎn)、新投放、產(chǎn)品更新前，應(yīng)開展充分的檢驗測試；對于標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)未明確規(guī)定的方面，企業(yè)應(yīng)自主研究并形成獨特的驗證評價和模擬仿真分析能力。

對于新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)開展全方位的深入研究，對于動力電池的使用和數(shù)據(jù)信息，關(guān)鍵部件企業(yè)應(yīng)結(jié)合電池機理主動與整車企業(yè)共同研究、分析。

四.配合進行車輛維護檢查及數(shù)據(jù)分析的要求
在動力電池使用管控環(huán)節(jié)，主要是動力系統(tǒng)匹配控制及使用過程中閾值控制問題。由于驗證環(huán)節(jié)不充分，導(dǎo)致車企對動力電池全生命周期的性能無法精準(zhǔn)獲取，因此在動力系統(tǒng)匹配時易出現(xiàn)過度需求，導(dǎo)致電池過負(fù)荷使用，加速了電池的衰減，造成了潛在的安全隱患。驗證環(huán)節(jié)不充分的另一弊端是無法獲取安全閾值隨壽命變化的規(guī)律，導(dǎo)致在車輛使用過程中安全控制策略無法精準(zhǔn)實施。

綜上，在動力電池的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、制造和使用等環(huán)節(jié)中存在的主要問題集中在驗證周期短、驗證不充分、驗證方法不完善等方面。因此從提高電池產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)品一致性方面著眼，亟需建立頂層設(shè)計和長遠(yuǎn)規(guī)劃，對產(chǎn)品做長周期規(guī)劃，積極開展驗證方法的研究和創(chuàng)新，從驗證中發(fā)現(xiàn)問題，指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)。

五.動力電池的技術(shù)方向
目前制約新能源汽車技術(shù)和產(chǎn)品普及推廣的核心瓶頸在于動力電池，主要影響因素包括安全性（居于首位關(guān)注）、經(jīng)濟性（成本）、能量密度（重量和體積）以及充電倍率等。目前動力電池研究和重點工作方向集中在材料、電池制造、BMS管控、系統(tǒng)集成等方面的前沿核心技術(shù)研究。

1、在材料領(lǐng)域，改進正極材料配比及成分以兼顧活性和穩(wěn)定性等技術(shù)研究（例如材料的無鈷化），固態(tài)電解質(zhì)、鋰元素提取、隔膜表面改性處理等技術(shù)也得到高度重視和發(fā)展；

2、在電池制造領(lǐng)域，制造過程的自動化和機械化、制造工藝精細(xì)化、混線生產(chǎn)及智能制造、數(shù)字化技術(shù)、數(shù)字化管理等成為今后工作的主要方向，并著力研究軟包電池鋁塑膜封裝技術(shù)等“卡脖子”技術(shù)；

3、在BMS管控領(lǐng)域，重點開展BMS用芯片等關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，以及研究基于大數(shù)據(jù)分析和云平臺等先進技術(shù)的動力電池狀態(tài)在線預(yù)測和運行安全實時預(yù)警技術(shù)等；

4、系統(tǒng)集成領(lǐng)域，電池系統(tǒng)企業(yè)與車輛企業(yè)呈現(xiàn)密切合作、深度聯(lián)合研究的發(fā)展趨勢，一體化設(shè)計和模塊化設(shè)計理念得到廣泛認(rèn)可，同時對于電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和性能的優(yōu)化，以及新技術(shù)的應(yīng)用（如CTP/CTC-cell to package/cell to chassis）將提升產(chǎn)品的質(zhì)量能量密度和體積能量密度。

在新技術(shù)應(yīng)用及技術(shù)高度集成發(fā)展的同時，在電池和車輛的使用和運行安全方面也帶來了風(fēng)險，主要包括：一是各類新技術(shù)的銜接和匹配的程度和方式可能引發(fā)新的隱患；二是采用的新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)等的電池產(chǎn)品與車輛使用要求的適應(yīng)性不強；三是新產(chǎn)品的安全閾值和臨界狀態(tài)的機理有待深入研究；四是快速的技術(shù)迭代帶來了成熟度和穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。