电池包的种类是非常重要的,很多都疏忽了这一点。在实际中,最大功率和平均功率相差非常大情况下能释放出能量,这才是关键的。最容易出问题的还是电池包,虽然锂离子电池已经商用很多年,但是真正做成汽车动力还是十几年的时间。不管是国内还是国外,都出现了很多各种各样的问题。把这么多数量的单体可靠连接起来,经受时间、工况、环境、机械振动与冲击的综合考验,绝对不是一件容易的事儿。我是从2010年到欣旺达就没有干别的,就只是做这些研究,做了四年下来,越做发现这里面要做的事情非常多,越做下去越看到我们可以做的工作真得是太多了。
所以有些过于追求集成的,对电池成组不是特别重视的,都是为自己埋下一颗地雷。汽车动力电池成组,并非简单地将电池并联和串联,涉及到电学、力学、化学、热学、仪器仪表强弱信号检测技术、复杂环境通信技术、高可靠电力控制技术等等,确实是跨学科多领域的技术。
前面有的车厂说你们有没有标准的动力电车,拿过来用一下。我们没有,所有的车用动力电池,系统都是专门定制的,要求能量功率、电压、工况环境以及尺寸重量安装与连接方式通信协议可能都不同往往要花很长时间跟客户沟通最后确定客户的需求。汽车动力电池首先要满足能量供给的需求,也就是续驶里程的需求。其次要满足功率,足够轻的质量,便于安装和维修的固定方式,满足所有运营情况的热管理系统,还要防尘、防水、防撞击、防挤压,防地上石头跳起砸伤机箱。
特斯拉走在前面,那些事故都给大家很多提醒,像装在底盘上的电池包做到什么程度才合适,其实也不一定每辆车都要加很厚的防水板。所以为了满足经济的需求,电池报必须选择最合适的电池单体、采用最合适的材料和组装方式来连接、固定,并且满足能够大批量快速生产的要求,保证产品性能一致,质量稳定。最后,不同的设计会带来不同的可靠性,这是由温度均匀性、电流一致性、电压均衡性决定的,任何一个细节考虑步骤,就会带来产品的早期衰退。中国的情况跟欧洲不同,欧洲很多都是首先在实验室做大量的实验,而中国总是早早上市,其实很多前面的示范工程效果都不是很理想。
任何电子产品的一致性、稳定性和可靠性首先是由设计保证的,其次才是由生产控制来保证。很多年前我跟人讨论过,那时候是靠检验出来的、控制出来的还是结构设计出来的?我们的观点是首先有好的设计,当然了后期工序也是必须的,但是没有前期正确的设计方法,后面再怎么都做不到。
我们选择电池组的时候,首先根据功率特性和经济效能选择材料体系,比如空间大、放电倍率低、安全性要求高的客车,多选用磷酸铁锂和石墨组成的能量型电池。而对空间、重量、成本都非常敏感的BEV/PHEV,比如乘用车多使用三元正极与石墨负极做成的三元电池。另一些只需要很大功率却不需要多少能量的应用,比如HEV,多使用负极钛酸锂和正极三元,或者其它的高倍率锂离子电池,也有使用镍氢高功率电池的。
其次,根据热管理方案、连接技术能力、安全管理要求和经济性要求选择单体的封装形式是方形、软包还是圆柱,以及其它新型封装。一般来说,圆柱型适合气体换热系统,因为18650的单位能量的表面积非常大,而且外壳坚固便于固定,即使挤压也不易破损,但是将大量18650可靠的连接起来是一项非常有挑战性的工作。软包电池很薄,而且很软,在充放电过程中,它的体积还会发生变化,必须有很靠谱的方法把它固定住,我们跟很多软包电池厂也学习了很多,怎样让它更好地工作。动力电池靠前的企业也出现过这样的情况,早期的电池经过长期震动,极耳的连接和固定是非常关键的,经过长期震动以后,极耳没准儿就可能会开裂,甚至折断。
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