2021年3月18日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合電池中國網(wǎng)共同舉辦的第二屆新能源汽車及動(dòng)力電池（CIBF深圳）國際交流會(huì)在深圳隆重召開。大會(huì)期間，同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院副院長魏學(xué)哲以《軟包電池控制系統(tǒng)技術(shù)與算法分析》為題發(fā)表了主題報(bào)告。

以下為演講實(shí)錄：

這個(gè)會(huì)議是做軟包的專場，給我提的是定型的作文：談?wù)勡洶姵卦谄囶I(lǐng)域應(yīng)用的事情。軟包電池在汽車上應(yīng)用也很多，我們也一直很關(guān)注這個(gè)事情，特別是最近兩年。

大家也會(huì)看到電池過去是材料技術(shù)進(jìn)步比較快，但是最近有很多結(jié)構(gòu)上進(jìn)步，比如說刀片電池、CTP、CTC等壓縮非活性材料的空間和重量。軟包電池能量密度會(huì)高一些，軟包電池被關(guān)注也是理所當(dāng)然的事情。

另外，我們會(huì)看到這個(gè)行業(yè)的發(fā)展，安全事故也比較多，特別是前幾年在政策的引導(dǎo)下，補(bǔ)貼傾向于高能量密度的電池，大家走得有點(diǎn)急了，就有一些安全事故出來。不光中國有這個(gè)事情，韓國現(xiàn)代、LG等問題也很突出。

為了這個(gè)行業(yè)更加穩(wěn)健的發(fā)展，軟包電池所天生的安全方面的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，這是我認(rèn)為的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

后面這張圖說明什么事情呢？在我們調(diào)查的電動(dòng)汽車事故中，純電動(dòng)都是電池在下面，在使用過程當(dāng)中非常常見的問題是電池包受到擠壓，比如說馬路沿或者是路上的石子撞擊，使得電池包變形，變形程度大了就直接擠壓到電池了。從這個(gè)角度來看，軟包電池在擠壓后的變形，耐擠壓性好，這也一定程度上實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)的安全性，這是它的優(yōu)點(diǎn)。

從我們前面的工作來看，真要是在汽車上把軟包電池用好，也還是存在相當(dāng)多的挑戰(zhàn)。下面我簡單地把它歸納了一下，分為四大類：1.尺寸和機(jī)械設(shè)計(jì)；2.厚度、預(yù)緊力與壽命；3.結(jié)構(gòu)與熱管理；4.密封、脹氣和安全性。后面簡單地從這4個(gè)方面來講一下一些工作和一些問題的看法。

第一個(gè)問題是尺寸問題，汽車行業(yè)主流是做機(jī)械出身的，做機(jī)械的人上大學(xué)就專門有公差配合的課，尺寸問題是機(jī)械問題的第一個(gè)問題，很多汽車企業(yè)選硬殼電池而不是軟包電池，很重要的原因就是尺寸控制不住，我不知道這個(gè)尺寸到底是多少，在整車間有尺寸的要求下，對軟包電池的尺寸誤差提出了很高的要求。軟包尺寸確實(shí)還有兩面性，既有好的一面，也有不好的一面，在單體層面解決還是某種層面解決？不管哪種層面都是要非常嚴(yán)肅地看待尺寸控制的問題。

尺寸問題還有膨脹的問題。充電、放電的時(shí)候會(huì)吸放，要么是力變化，要么是尺寸變化，這是一個(gè)難免的事情。剛剛講了預(yù)緊的變化和尺寸的變化，以及充放電的過程，尺寸控制不是靜態(tài)的問題，而是動(dòng)態(tài)的問題，跟充電的動(dòng)態(tài)過程相關(guān)。放在一個(gè)更長周期來看，它跟電池的壽命有關(guān)系，電池壽命越衰減就越膨脹，之后尺寸會(huì)增加，壽命也會(huì)發(fā)生改變，這是一個(gè)基本的性質(zhì)，我們要嚴(yán)肅面對。

預(yù)緊力大家做了很多的工作，緊也不行，松也不行，要適合才行。

太緊了會(huì)貼到隔膜上去，在較大外力下，會(huì)存在化學(xué)降解的問題，這是機(jī)械和化學(xué)降解相互耦合的關(guān)系。剛剛看到這個(gè)力隨著充放電電流的變化而變化，隨著壽命的變化而變化，所以充放電應(yīng)該是可以動(dòng)態(tài)調(diào)整的力。

還會(huì)看到膨脹的特性，從壽命的膨脹特性來看是可以打一個(gè)“勾”的形態(tài)，基本上是線性的增長方式。這是過程當(dāng)中對它的特性要研究清楚。

硬殼也同樣存在這個(gè)問題，但因?yàn)樗袣ぴ谶@里，軟包沒有這個(gè)，模組設(shè)計(jì)就非常重要。還有非常重要的一點(diǎn)是熱的問題，前面也有人講到熱管理容易做，我認(rèn)為這是問題的一面，它也有不容易的一面，一般來說比較大和比較長，熱的傳遞有三個(gè)方向，如果是在厚的方向是容易傳導(dǎo)的，現(xiàn)在乘用車來說，散熱面是在底部，如果在Z方向傳導(dǎo)熱是非常不容易傳導(dǎo)的，對軟包電池是非常大的問題。

它解決這么幾個(gè)事情：導(dǎo)熱系數(shù)不夠，大倍率快充下發(fā)熱多，尺寸變化大，我認(rèn)為這是一個(gè)非常重要的趨勢，就是汽車行業(yè)會(huì)走向快充，3C、4C的快充，甚至是更高。包括基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，前幾年的思路是慢充為主，快充為輔，現(xiàn)在來看這個(gè)思路要調(diào)整，大量慢充應(yīng)用效率非常低，時(shí)間也是金錢，不光電費(fèi)是錢，時(shí)間是更重要的錢，我講的意思是做軟包電池的設(shè)計(jì)，或者是軟包電池箱的設(shè)計(jì)，一定要站在適應(yīng)快充的條件下考慮。軟包有兩個(gè)方式，一個(gè)是在上面的方式，一個(gè)是條狀的方式。目前做大的，特別是適應(yīng)快充，顯然右邊的方式會(huì)更使用需求。軟包的傳熱，左邊的傳熱不均勻，有一個(gè)彎的路徑，電流傳遞不均勻所以發(fā)熱就不均勻，散熱不管怎么布置，基本上都是一個(gè)面，也就是說，在厚度方面散熱再好，如果不能有效的傳遞過去，這是沒有用的。

為了改進(jìn)這個(gè)問題，也有人把軟包的設(shè)計(jì)接近于硬殼的思路，就是在軟包上加上導(dǎo)熱的金屬鋁板，可以是一片加一個(gè)，也可以多片加一個(gè)，有的方案設(shè)計(jì)里面是軟包，外面是硬殼，這個(gè)硬殼是不需要完全密封的結(jié)構(gòu)，一個(gè)形狀上做約束，還能在傳熱上提高。

還有剛剛談的安全問題，軟包安全是有好處，是什么意思呢？是不爆炸。拿爆炸這個(gè)事情來談，這個(gè)要求太低了，硬殼也不能爆炸，爆炸是比較低的要求。

不爆炸之后，軟包在安全上還有什么好處呢？還有什么挑戰(zhàn)呢？我剛剛講了一個(gè)比較大的優(yōu)勢，從我的觀察來看，軟包是耐針刺能力很差，一刺就破，硬殼是耐針刺能力好一點(diǎn)。

軟包耐擠壓能力好一點(diǎn)，在使用上，耐擠壓比耐針刺的情況多得多。過去開車的時(shí)候，汽車底部馬路牙子擠一下沒有關(guān)系的，現(xiàn)在就必須要考慮這個(gè)問題，特別是過去的汽車是要把底盤做低，風(fēng)阻做小，現(xiàn)在為了照顧電池就必須做高，這對于汽車的性能是一個(gè)很大的制約，耐擠壓是一個(gè)很大的問題，這也是軟包的好處。

剛剛講了鼓包的問題，吹得像枕頭的情況，這是常見的情況。

還有電解液泄露，畢竟是焊接出來的方式，軟包是粘出來的形式，所以密封性還是一個(gè)挺大的問題，密封的邊寬了之后，有效的利用體積會(huì)降低，密封的邊窄了之后，密封度就會(huì)向下。在汽車使用環(huán)境下，高低溫的變化，在針對的情況下，在10-15年的壽命情況下，能不能做到密封的效果。

還有熱安全的問題，剛剛大家講了不會(huì)爆炸，破的地方不會(huì)有那么大的壓力堆積，但是反過來看，破的位置也不確定，硬殼電池有安全閥，會(huì)在固定的地方破，如果這個(gè)地方產(chǎn)生氣體的時(shí)候，會(huì)知道在什么地方破，會(huì)產(chǎn)生氣體，有專門的管道把氣體導(dǎo)出去，這樣就提高了安全性。軟包電池會(huì)破，但是破的地方不知道，汽車就沒有辦法用了，這也是它的弱點(diǎn)，這是做軟包系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的。

上午時(shí)間比較緊張，首先說優(yōu)勢，能量密度高是非常大的優(yōu)勢，還有體積可變，或者是變化體積是相對容易的事情，大家看到這個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的問題，尺寸統(tǒng)一有優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，大中小的電池都有，它就是尺寸不統(tǒng)一化。還有安全性相對較好，這個(gè)問題不絕對，看以什么方式。

還是回答提的4個(gè)問題：1.尺寸問題。到底在哪個(gè)問題上解決，這還是需要回答；2.成組后所受預(yù)緊力大小需結(jié)合軟包全生命周期規(guī)律調(diào)節(jié)；3.垂直方向換熱困難，難以設(shè)計(jì)熱管理系統(tǒng)；4.復(fù)雜工況下密封、熱失控等安全性問題規(guī)律不易掌握。

剛剛也講了，如果熱的問題不能很好的解決，它就很難來適應(yīng)快充的需求，但有一些不用快充，比如說公交車、換電模式，它就沒有太多的需求，只是能量密度要求比較高，軟包應(yīng)用場景是適合的。技術(shù)路線沒有絕對的好和絕對的壞，要配合合適的應(yīng)用場景。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請勿轉(zhuǎn)載?。?/span>

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