电动汽车百人论坛2022：不热扩散已成为车企对电池安全的普遍要求

  本站   2022-03-30 次浏览

里程焦虑、安全焦虑、充电焦虑、冬天掉电焦虑、低残值焦虑等等，解决好用户的这些核心痛点是全产业链的共同责任，电池企业更是责无旁贷，宁德时代直面这些挑战，通过“高效成组技术”“无热扩散技术”“组合换电整体解决方案”等来解决用户焦虑，——宁德时代新能源科技股份有限公司首席科学家 吴凯

上周，工信部发布了2022年汽车标准化工作要点，明确提出要启动动力电池安全标准修订，提升热失控预警和安全防护水平。这代表着政府对安全的高度重视，决心从强制性标准角度提高热扩散要求，大幅提高安全门槛。

宁德时代一直致力于高比能体系的安全设计，在2020年8系产品无热扩散技术量产后，1000km更高比能的无热扩散技术也将会在2023年实现量产。

3月25日-27日，中国电动汽车百人会论坛（2022）在北京举行。宁德时代新能源科技股份有限公司首席科学家吴凯发表演讲。

他表示，2021年全球三大主要市场的电动化率全面在加速，随着渗透化率的不断升高，新能源汽车走进千家万户，用户对新能源汽车的各种短板的焦虑和抱怨也将不断增加，包括里程焦虑、安全焦虑、充电焦虑，冬天掉线焦虑、低残值焦虑等等。解决好用户的这些核心痛点是全产业链的共同责任。

吴凯提到，追求长里程的需求仍然是一个趋势，但面向全面市场化时代，长里程要兼顾经济性问题，既能解决里程焦虑问题，通过不同体系的搭配又能兼顾经济性的需求。CATL通过不断的技术迭代推出了第三代CTP技术，内部称为麒麟电池，麒麟电池包的电量相比同等电池包系统可以提升13%。

谈到新能源汽车的安全问题，他表示，现在生活中越来越多的封闭建筑空间，如车库、地下停车场、防空掩体等，这些封闭空间排烟慢、视线差、救援难度大，对电池系统安全性也提出了更高的要求。如果电池单体热失控，系统不发生热扩散，就能极大地降低热失控后的危害程度，建筑物内根据电芯单体热失控产气量，就比较容易设计和安装排烟系统，新能源汽车的安全性就能得到大幅度提高，可以最大程度保障生命财产安全。

他介绍道，当前国标要求大于5分钟的热扩散是最低的门槛要求，2019年有一万个用户对热扩散没有要求，2022年有80%多的客户要求热扩散时间不小于5分钟即可。14%的客户要求系统不发生热扩散。2021年客户的安全要求有了彻底的改变，已有86%的客户要求电池包不发生热扩散，这说明无热扩散已经成为车企对电池系统安全性的普遍要求。

技术创新推动电动化发展

如下图，我们统计分析了近三年乘用车的续驶里程分布。消费者对长里程的追求，仍然是一个趋势。但面向全面市场化时代，长里程要兼顾经济性问题。高效成组技术既能解决里程焦虑问题，不同化学体系的搭配又能兼顾经济性需求。

CATL通过不断技术迭代，推出了第三代CTP技术，我们内部称其为麒麟电池，其系统重量、能量密度及体积能量密度继续引领行业最高水平。在相同的化学体系、同等电池包尺寸下，麒麟电池包的电量，相比4680系统可以提升13%。

无热扩散技术

针对新能源汽车的安全问题——现在生活中越来越多的封闭建筑空间，如车库、地下停车场、防空掩体等，这些封闭空间排烟慢、视线差、救援难度大，对电池系统安全性也提出了更高的要求。

如果在电池单体失效的情况下，系统不发生热扩散，就能极大降低热失控后的烟气危害；建筑物内，根据电芯单体热失控产气量，就比较容易设计和安装排烟系统。这样的话，新能源汽车的安全性就能得到大幅提高，可以最大程度保护生命财产安全。

当前国标要求≥5分钟的热扩散，是最低的门槛级要求，企业应该以不发生热扩散作为设计标准。实际上，优势企业已经主动作为，通过构建多级安全防护技术，实现电池系统不热扩散的目标。

下图是近三年，车企对我们产品热扩散要求的统计数据，呈不断提高趋势。

可以看到，2019年有一半的客户对热扩散没有要求；2020年有超过80%的客户要求和国标一致，即热扩散时间不小于5分钟即可，还有14%的客户要求系统不发生热扩散；2021年客户的安全要求有了彻底改变，已有86%的客户要求电池包不发生热扩散。宁德时代的客户基本覆盖了国内外绝大部分车企，这说明不热扩散已经成为车企对电池系统安全性的普遍要求。

2020年9月，宁德时代率先在811产品上实现了无热扩散，在我们的引领下，陆续有部分车企、电池企业都推出了各自的无热扩散技术。当前无热扩散技术已经成为行业主流。

组合换电整体解决方案

为了降低消费者的成本焦虑、充电焦虑和残值焦虑，解决多场景的应用需求，我们推出了组合换电整体解决方案：

· 对于终端用户：车电分离，降低电动车首购成本；可根据实际出行需求选择电池包个数，更加经济实惠；

· 对于车企：车型可适配标准电池包，无需独立投建换电站，可共享换电网络；

· 对于换电运营商：换电站可兼容不同级别，不同品牌车型，经济性更具保障；

· 对于社会资源：基础设施实现共享化，规避社会资源重复投入，如土地、电力等，避免利用率不足问题。

保温隔热阻燃材料布置

电池包内使用的保温隔热材料除了导热系数低之外，还需具备阻燃、绝缘、柔软杠高温和质量轻等特点。

德耐隆改性耐火保温隔热毡复合材料作为电池包的保温层，其形状可根据实际需求进行裁剪加工，由于电池包内模组表面形状不规整，周边布置有高压铜排和低压线束，因此将保温层仿形粘贴在下箱体和上壳体内壁。

新能源汽车的电池包在低温工况下的加入保温层设计，采用德耐隆改性耐火保温隔热毡复合材料作为电池包内的保温材料，通过温度试验测试，在-25℃的低温工况下，装有保温层的电池包在降温速度上明显比没有使用保温材料的要相对减小，对于这个保温设计方法在电池包内具有较强的适用性， 能够提高动力电池在低温环境地区的使用性能。

德耐隆Telite®产品由二氧化硅及陶瓷纤维毡复合制备而成，产品内部具有纳米级空隙可以减慢热传导，同时通过阻挡三种热传导方式（对流，传导和辐射）来完成耐热保温。由于其导热系数低（不高于0.02W/m.k），穿选材料的热量不断弱化，材料低吸热性能保持低热量幅射输出水平，从而确保降低热量损耗（或侵入）。

特性

绝缘电阻：100MΩ（1000v绝缘电阻表）

介电强度：≥2000V/min无击穿，无闪络

耐火焰1200℃（5分钟不烧穿）、无粉化无痒

符合环保标准、在火焰中燃烧时不产生有毒有害气体

技术指标

产品密度150kg/m³（GB/T5480-2008）

长期服务温度 -200℃至1200℃ （GB/T17430-1998；ASTM C 447）

压缩强度（变形10%:≥67kPa；变形25%:≥250kPa）

产品憎水率≥98%（GB/T10299-2011）

导热系数不高于0.02W/m.k（GB/T10295-2008；ASTM C 447）

加热线收缩率＜2%@650℃（ASTM C 356）

燃烧等级 A级（GB 8624-2012）

外部升温导致锂离子电池内部温度不稳定，进一步提升内部短路并损坏附近任何组件的风险。这仅发生在无内部支撑的锂离子电池身上。而内部有铜质支撑物的锂离子电池，加热超过250度，导致电池核心崩溃，进而让铜质支撑物融化，内部温度超过1000摄氏度，热量迅速向外扩散，从而造成热失控。

所以适当使用隔热阻燃材料的应用有助于提高电池内部的热稳定性。