动力电池安全性-陈清泉PPT

EVBatteriesSafety动力电池安全性ProfessorC.C.ChanAcademician,ChineseAcademyofEngineeringFellow,RoyalAcademyofEngineering,U.K.,FoundingPresident,WorldElectricVehiclesAssociation陈清泉中国工程院院士、英国皇家工程院院士世界电动车协会创始主席中国电动汽车百人会夏季论坛郑州2016年8月21日直接、一成不变的思维StraightForwardApproach整体、辩证的思维Holistic,DialecticApproach系统辩证思维、价值共生创新+管理易经基本原理：变化、周期、平衡、对立统一Yi-jingbasicprinciples:Change,Periodic,Balance,UnityofOpposites米10010-210-410-610-810-10102电池系统的安全性管控TheKeyControlOfBatterySystemSafety量子仿真极片工艺化学体系设计裸电芯组装电芯集成电池系统集成终端产品电池系统产品安全•密封（IPXX等级）•耐振动•耐冲击•碰撞防护•防爆•材料阻燃等级•电芯的安全要求•危险物品的标识•过电压/欠电压保护•过温保护•过电流保护•碰撞过程中断开高压•ASIL等级•过电流/外部短路保护•绝缘阻抗和抗电强度•直接接触和间接接触（等电位）•高压标识动力电池安全性•不能把安全压力都推给电池单体能量密度安全性能量密度的提升必然带来安全性的下降。模拟电池单体内短路的针刺试验，对现有高能量密度的三元体系来说，非常大的挑战。动力电池安全性•电池包应该承担更多的安全性保障–机械结构安全性耐久使用情况下保证电池单体连接可靠牢固；极限情况（如碰撞）对电池单体的变形有效的防护。–电气安全性保证高压绝缘良好；耐久使用与极限情况（着火）情况下，保证阻燃。–热管理安全性液冷方式的冷却管路与接头要求密封可靠–BMS安全监控安全保障的核心，防止过充、监控过热。BMS自身的安全冗余设计（ISO26262）动力电池安全性•支持国家刚颁布实施的电池包级别的安全可靠性标注GB/T31467.3-2015序号测试项目1振动试验2机械冲击3跌落4翻转5模拟碰撞6挤压7温度冲击8湿热循环9海水浸泡10外部火烧11盐雾12高海拔13过温保护14短路保护15过充电保护16过放电保护•但个别测试项目，也需要依据电池包车载情况予以区别对待。例如电池包的位置不同，不同测试项目的条件需要加以区分。电池包放置于后备箱后排座椅处，则挤压测试的条件就应该放宽。电池包放置于底盘下，则需要增加水密性IP等级的测试，要求达到IP67.动力电池安全性•电池包与整车的一体化设计，是必由之路锂离子动力电池安全分析及对策电池爆炸燃烧原因电池发热隔膜熔断电池短路温度升高燃烧爆炸对策：减少电池发热量、提高隔膜耐热温度、降低电解液的可燃性电池发热---热源电池工作产生的焦耳热量电池材料不稳定产生的热量电解液与电池内部组成之间反应产生的热量电池制作缺陷产生的热量电池工作产生的焦耳热量热源：电池内部电子、离子迁移产生的热量。对策：减小电池内部电阻。电池材料不稳定产生的热量热源：正及材料、负极材料，不稳定分解放热。对策：通过惨杂、表面改性，提高、负极材料的热稳定性，减少发热量。电解液与电池内部组成之间反应产生的热量热源：电解液自身分解发热。与正及材料，负极材料反应放热与正负极材料分解产物反应放热与粘接剂发生化学反应放热。对策：改善电解液的性能，降低反应放热量电池制作缺陷产生的热量热源：电池极片制作不均匀、导致局部电阻过大产生，局部温度过高。电池设计不合理，电池内部发热大于散热。对策：合理设计电池结构，制作无缺陷极片。锂离子动力电池安全对策1、减少电池发热量2、采用高耐热性全陶瓷隔膜3、降低电解液可燃性15锂离子电池高能锂离子电池锂聚合物电池固态锂离子电池钠离子电池水系锂离子电池水系锌离子电池水系钠离子电池锂硫电池硫-锂离子电池钠硫电池钠-氯化镍电池超级电容器混合电容器锂电容器超级电池全钒液流电池锌卤液流电池锌镍单液流电池铅酸电池铅碳电池镍氢电池各种储能电池、动力电池技术迅速发展电池新原理、新技术、新材料层出不穷最关键的是要控制好不让进入危险境地，污染环境管理+创新电池都用化学材料就全生命期而论处理不当都会危险并污染环境---------杨裕生院士Thankyou!