電池包的種類是非常重要的,很多都疏忽了這一點。在實際中,最大功率和平均功率相差非常大情況下能釋放出能量,這才是關鍵的。最容易出問題的還是電池包,雖然鋰離子電池已經商用很多年,但是真正做成汽車動力還是十幾年的時間。不管是國內還是國外,都出現了很多各種各樣的問題。把這么多數量的單體可靠連接起來,經受時間、工況、環境、機械振動與沖擊的綜合考驗,絕對不是一件容易的事兒。我是從2010年到欣旺達就沒有干別的,就只是做這些研究,做了四年下來,越做發現這里面要做的事情非常多,越做下去越看到我們可以做的工作真得是太多了。
所以有些過于追求集成的,對電池成組不是特別重視的,都是為自己埋下一顆地雷。汽車動力電池成組,并非簡單地將電池并聯和串聯,涉及到電學、力學、化學、熱學、儀器儀表強弱信號檢測技術、復雜環境通信技術、高可靠電力控制技術等等,確實是跨學科多領域的技術。
前面有的車廠說你們有沒有標準的動力電車,拿過來用一下。我們沒有,所有的車用動力電池,系統都是專門定制的,要求能量功率、電壓、工況環境以及尺寸重量安裝與連接方式通信協議可能都不同往往要花很長時間跟客戶溝通最后確定客戶的需求。汽車動力電池首先要滿足能量供給的需求,也就是續駛里程的需求。其次要滿足功率,足夠輕的質量,便于安裝和維修的固定方式,滿足所有運營情況的熱管理系統,還要防塵、防水、防撞擊、防擠壓,防地上石頭跳起砸傷機箱。
特斯拉走在前面,那些事故都給大家很多提醒,像裝在底盤上的電池包做到什么程度才合適,其實也不一定每輛車都要加很厚的防水板。所以為了滿足經濟的需求,電池報必須選擇最合適的電池單體、采用最合適的材料和組裝方式來連接、固定,并且滿足能夠大批量快速生產的要求,保證產品性能一致,質量穩定。最后,不同的設計會帶來不同的可靠性,這是由溫度均勻性、電流一致性、電壓均衡性決定的,任何一個細節考慮步驟,就會帶來產品的早期衰退。中國的情況跟歐洲不同,歐洲很多都是首先在實驗室做大量的實驗,而中國總是早早上市,其實很多前面的示范工程效果都不是很理想。
任何電子產品的一致性、穩定性和可靠性首先是由設計保證的,其次才是由生產控制來保證。很多年前我跟人討論過,那時候是靠檢驗出來的、控制出來的還是結構設計出來的?我們的觀點是首先有好的設計,當然了后期工序也是必須的,但是沒有前期正確的設計方法,后面再怎么都做不到。
我們選擇電池組的時候,首先根據功率特性和經濟效能選擇材料體系,比如空間大、放電倍率低、安全性要求高的客車,多選用磷酸鐵鋰和石墨組成的能量型電池。而對空間、重量、成本都非常敏感的BEV/PHEV,比如乘用車多使用三元正極與石墨負極做成的三元電池。另一些只需要很大功率卻不需要多少能量的應用,比如HEV,多使用負極鈦酸鋰和正極三元,或者其它的高倍率鋰離子電池,也有使用鎳氫高功率電池的。
其次,根據熱管理方案、連接技術能力、安全管理要求和經濟性要求選擇單體的封裝形式是方形、軟包還是圓柱,以及其它新型封裝。一般來說,圓柱型適合氣體換熱系統,因為18650的單位能量的表面積非常大,而且外殼堅固便于固定,即使擠壓也不易破損,但是將大量18650可靠的連接起來是一項非常有挑戰性的工作。軟包電池很薄,而且很軟,在充放電過程中,它的體積還會發生變化,必須有很靠譜的方法把它固定住,我們跟很多軟包電池廠也學習了很多,怎樣讓它更好地工作。動力電池靠前的企業也出現過這樣的情況,早期的電池經過長期震動,極耳的連接和固定是非常關鍵的,經過長期震動以后,極耳沒準兒就可能會開裂,甚至折斷。
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