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高镍化趋势下 动力电池安全性如何保障?


5月22日至24日,“第十三届中国国际电池技术交流会/展览会 (CIBF2018)”在深圳隆重举办,展览规模达到11万平米,吸引了全球超过1250家参展商同台竞技。


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航美新材展台,人流不断


据悉,深圳航美新材料科技有限公司(以下简称“航美新材”)在此次展会上展出了其最新研发的电池热管理产品。在高镍化趋势愈加明显的当下,如何更好地保障电池安全性成为业内外人士共同关注的焦点。而航美新材的产品可有效防止电池热失控,提高电池和新能源汽车的安全性,瞬间就抓住了众多观展人士的目光。


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航美新材董事长 李鹏


在展会上,新材料在线(R)采访了航美新材董事长李鹏先生,听他介绍公司电池热管理产品——相变复合材料的具体应用和布局,并就行业目前存在的问题发表了自己的看法。


高镍化成趋势 安全问题凸显


2017年,动力电池市场主要以三元111型、523型为主。但随着钴价的不断上升,为了降低钴金属带来的成本压力,高镍三元电池成为了电池企业“不得不”的一种选择。

 

2018年2月13日,四部委联合发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,进一步引导新能源汽车向高续航里程、高能量密度等方向发展。

 

在市场和政策的双重影响下,高镍三元电池正由523型过渡到622型,未来将过渡到811型。但高镍化也存在着明显的弊端,“这意味着电池将面临更大的安全风险。”李鹏表示。

 

业内也普遍认为,大幅提升电池能量密度、延长续航里程、降低成本是必须的,但需要建立在满足安全性、保障循环寿命等性能指标的基础上。

 

“热失控”是大部分动力电池安全问题的症结所在。深耕电池行业17年的李鹏,对电池和新能源汽车市场十分看好。为了探索一个解决电池安全问题的方案,他在2015年就带领团队开始研发相变复合材料。


相变材料是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。


转眼三年过去,航美新材取得了不错的成绩。2016年,在国家大力推动军民融合深度发展的战略方针基础上,航美新材与中国航天科工集团建立了关于相变复合材料在动力电池和储能电池热管理领域的应用研发、工艺技术、生产配套等深层合作。

 

“除了与航天科工合作外,我们还与几所高校展开技术合作,其中不乏国内相变材料的顶级专家。近三年的研发投入及客户项目配合,让我们积累了丰富的经验和成果,也使得客户对相变材料电池热管理越来越感兴趣,越来越多厂商正与我们配合新项目开发。”李鹏笑着说。


快速控温 相变材料形态多元化 


航美新材的相变复合材料产品有两大用途。

 

一是在电池正常工作时做热管理,将大电流充/放电过程中产生的热量和外部环境影响给电池造成的热量作管控和控制;二是当电池出现缺陷时,电池内部达到了临界点温度,相变材料可以将这种热量迅速吸收,转移到电动汽车的其它部件中去,使得电池温度快速下降,保障其安全性。一定程度上讲,即便发生热失控,相变材料也可以给司机和乘客争取到一定的撤离时间。

 

“相变复合材料作为被动式热管理材料,具备很多优势。针对不同体系的电池,航美新材可以提供不同的相变材料产品,从应用形态上看是较多元化的。”说着,李鹏就起身做具体的产品展示。

 

在他的介绍下,新材料在线(R)对航美新材此次展出的相变复合材料进行了了解。

 

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蜂窝状相变材料模组

适用于18650/21700/26650/32650等全尺寸圆柱形锂电池组

 

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片状或薄膜状复合相变材料

适用于全尺寸聚合物软包和方形铝壳锂电池组


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硅油或双组分灌封胶体系相变材料

属于浸渍式热管理方案,适用于密封性比较好的锂电池模块


李鹏表示,相变复合材料具备高焓值、高导热、低密度、高强度、绝缘阻燃的优势,可以快速吸热导热,降低电池组整体温度;消除由于大倍率充放电带来的热量峰值;均衡电池温度及压差,提升电池效能及循环寿命;防止热失控。

 

“从市场情况看,特斯拉的液冷系统非常复杂,成本和后期的维护成本都很高,国内目前还做不到。我们希望通过在简单的系统上加入使用相变复合材料,就可以达到特斯拉液冷系统的效果。这将大大降低了液冷系统的设计难度,也降低了生产成本和后期维护成本。”李鹏分析道。

 

据悉,航美新材产品的相变温度可以覆盖20-90℃,满足客户的实际运用环境需求,成本下降空间也较大。目前,航美新材已与国内外几十家电池企业展开了关于相变复合材料电池热管理项目的合作。

 

另外,相变复合材料密度低,基本不占空间和重量,除了动力电池和新能源汽车,还可广泛应用于轨道交通、通讯基站、激光设备、无人机及智能终端设备等多个领域。

 

专注研发 获东方富海青睐


2018年,航美新材成立深圳市相变复合材料工程技术研发中心,与国内多所知名高校及科研机构建立新材料方面的产学研合作,搭建了材料体系研发、工艺体系研发、综合应用测试等工程研发平台。

 

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航美新材团队


而作为相变复合材料的重要应用领域,电池行业的发展是李鹏日常关注的一大焦点。

 

在他看来,洗牌对于每一个行业来讲都是正常的必经阶段。中国已成为全球规模最大的新能源汽车生产国,从事电池等相关领域业务的企业非常多,但质量参差不齐,行业进一步洗牌整合在所难免。

 

“新能源汽车是未来发展趋势,国家十分支持,但补贴政策是一把双刃剑,用得好就事半功倍,用得不好、被企业看作唯一的生存空间,就只能被淘汰。我们可以多学习欧美,让更多优质厂商发挥更大的创新优势,在基础材料研发方面多投入,扎实推进行业稳步发展,打破核心材料及零部件由海外企业垄断的僵局。”李鹏语重心长地表示。

 

而相变复合材料在电池领域的应用,也算得上是一种创新。

 

目前,航美新材在有机相变材料热管理应用上已掌握了多项专利技术。但李鹏谦虚地表示,“材料领域的科研成果都是阶段性的,需要不断地进行拓展。”

 

酒香不怕巷子深,谦虚低调、默默专注于研发的航美新材在前不久被东方富海“发现”,并获得了投资。

 

实际上,这是李鹏第二次创业了。“从军用到民用市场的转变,没有想象中那么简单。相变材料应用在动力电池上,成本有限制,性能要求更严格,要求也更多样化。”

 

但李鹏更想迎难而上,“希望未来三年内,航美新材可以占据相变材料细分领域的领先位置。”


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