奇瑞新能源曾祥兵：车用软包电池成组提升与保护措施

2021年3月19日，由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会联合电池中国网共同举办的第二届新能源汽车及动力电池（CIBF深圳）国际交流会在深圳隆重召开。大会期间，奇瑞新能源汽车技术有限公司电池系统部部长曾祥兵以《车用软包电池成组提升与保护措施》为题发表了主题报告。

以下为演讲实录：

我今天的主题是讲软包电池组成的提升与安全的设计。从几个方面：1.软包电池市场的规模和应用优势；2.软包电池模组发展趋势；3.成组提升；4.安全设计。我们可以看到，电池有软包、圆柱和方形，它们各有优缺点，2016年到韩国三星、LG，他们各有自己的特色，我们对软包的技术路线，在主机厂来说没有特别的偏好，或者是不喜欢的状态，这都是我们可接受的技术路线状态。我们也可以看到，（图）这是某行业的预测，到2025年到100Gwh的量，软包未来产业链也是会非常火爆的。

这是我预测软包电池组装效率的趋势，之前是以非标状态为主，这个成组效率是偏低的，后来把软包变成标准模组，乘用车的空间适应标准化的模组，所以承载力就有提升。未来是大模组，大模组是比较虚的概念，它是模糊概念，不一定是很大的模组，有可能是把电芯从现有的尺寸扩大，我们做了测试，成组能达到95%，电芯等同于模组的状态，这一块还有很大的空间。

从模组的组成效率提升来看，应该会从几个方面：1.轻量化设计；2.空间利用率提升；3.电芯能量密度提升。轻量化的设计是从模组、系统、新材料、新技术，模组用更新的材料和系统的上下游，比如说刚才就有一个同行介绍箱体，现在用的是钣金、铝合金，我们用高强度的塑料就能改进咱们的状态。空间利用率是怎么把电芯的排布空间和整车的空间边界做得更加的规范，不要有一些浪费的空间放在那里，这是我们应该要做的工作。还有集成化的大模组技术。如果把电器能量密度提高，整体效率会有大的提升。

轻量化会从几个角度，以左边的箱体为例，从设计、工艺、材料入手，设计角度来说，希望有结构设计上的优化，比如说做平板或者是挖空的板，重量就会有一些变化。用的复合材料，最近看到PCM的材料，它会比PP还要轻，强度还要高，可能成本会有一点上扬，就看取舍在哪里。下壳体，铝合金是2.7，镁铝合金强度会上升，这也是突破。还有工艺上，所有工艺的连接都是鞣酸和激光焊接的状态，还可以用到粘胶的结构，就是小蚂蚁的车身，铝合金的状态都是用胶粘的，架构的密度是比金属轻的，这都可以提升材料的性质。

另外是标准化和平台化的研究，这个研究会怎么提升效率呢？这个效率有很多种，比如说生产效率、利用效率、开发周期的缩短、风险的减少，这也是能提高效率的。我们也提倡平台化，把物料规模化，可以在不同供应商之间通用，总体的工艺成本管控也是比较科学一些。

我下面谈一谈软包的安全设计，昨天魏老师也在讲软包电池一个大的特性——膨胀。膨胀是不是一定就是错的呢？任何电芯都有膨胀，怎么样抑制膨胀对电池的影响？那就是我们要去做的工作。可能会有这样一些原因，也有可能有一些影响结构稳定的因素。怎么去优化它？应该要做两大块：1.电芯厂在电芯开发过程当中，如何控制膨胀率，如何测试膨胀率到底是多少，而且是全生命周期的，通过仿真手段、验证手段把基础数据摸索透，再把基础数据应用到结构上，再把模组结构用力学模型表达出来，这在设计阶段中，第一个工作就做完了。

2.现在所有开发过程的验证时间都非常的短，所有的时间都特别短。现在的开发周期大家都觉得可以很快，如果有长达2年周期的验证，可以把模组循环周期、样板周期做测试，把膨胀测试到位，至少在这个角度上能够起很大的作用，这也是我们重点要考虑的。呼吁同行多积累一下，因为电动车发展有十年了，多积累数据，可以作为行业交流的基础数据库，肯定对未来的电池应用产生很大的帮助。

从机械按照上做很多工作，会分为六大块：1.抗振荡的设计。振动是强度的设计，在设计上做好仿真；大家普遍验证的标准是国标，国标是门槛，企业电池厂和主机厂应该高于国标的标准，这样才能让客户有更好的产品应用体验，早期采用更严苛的标准，最早的车2014年上市，到现在为止没有因为振动而失效，这个工作要做细的。2.抗挤压设计。我们面对着新能源汽车应用和传统汽车应用不同领域的概念，原来传统车碰底盘就是底盘坏了，但是现在的电池跟传统汽车产生一些变化，就好像油箱撞坏了就会产生危险。现在这一块做的工作，怎么把底盘防护更加有效，但也没有办法做成装甲车，难度有点大，怎么样找到最优的合理设计。3.密封设计。进水肯定会产生短路的影响，怎么样保证在全生命周期（10年）的使用，现在实验室要求是做完疲劳振动、循环寿命测试后，还要再去做RPX7和RPX9的实验，以此保证电池包的防水性能。现在可以保证电池在24小时内的泡水，让它免于浸水状态，这个标准也会有所提升，对下大雨、暴雨，有很好的抵抗；4.抗冲击的设计。尤其是路面上不平，有一些大石头，这也要做一些工作。整车是要带着电池包做碰撞，不光是单件，整车也要做碰撞。从机械上全方位防护，等等。

电器安全能够做的工作非常多，真的发生时，短路保护、人体触摸防护等等，这都是我们需要做的工作。现在也比较火，新闻也比较多，这一块的工作也比以前有了很大的重视，新的阻燃材料、隔热材料都在推，能够加强模组和模组的隔热，或者是热传导的阻挡，因为能量密度不断快速的迭代和递进，所以让大家认为能量密度是第一件事情，把安全的事情往后放了。这两年鼓励政策在淡化，我觉得我们应该回归到设计的本性，安全是在首要的位置。我们应该不要吝啬阻热和阻燃的措施应用，这可能会降低能量密度，但会更好的提升能量安全。

我们做热安全上，进一步控制热失控，延长发生的时间能保证生命和财产，我们要做热失控本质的处理、热传播的分析、预警方案、防护方案等一系列的工作，最大的保护乘车人身和财产安全。

功能安全上也提得越来越多了，功能安全更多是停留在电池管理系统。电池安全设计是一个重中之重，要从整车的安全贯穿于整车开发的流程中、目标中，然后逐步分解到系统，再分到模组，以此形成完整的循环。我们在每一个环节都要做好应有的安全设计的工作。

未来电芯与模组制造能力、工艺水平在不断的提升，软包电器的一致性也会不断的提升。随着软包模组慢慢地跟方形电池走标准化模组和大模组发展的趋势，对于成本也会越来越有解。在软包技术发展和方形电池发展上，我们还是要做更多的工作。要以电芯的自身安全、高能量的优势上，先强化安全设计的理念，规划设计的安全设计流程，制造更安全、更可靠的流程，我的分享就这么多，谢谢大家。

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）

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