塔菲爾新能源龍繪錦：高安全高能量密度方型電池設計
圖為塔菲爾新能源科技集團董事長兼總裁龍繪錦在CBIS2018“鋰想”峰會上發表主題演講
戳此進入峰會官方專題，了解更多會議信息：“鋰想”2018第三屆動力電池應用國際峰會(CBIS2018)
2018年11月8日，以“新時代·破而立：前行中的產業轉折之路”為主題的“鋰想”2018第三屆動力電池應用國際峰會(CBIS2018)在北京興基伯爾曼飯店開幕。塔菲爾新能源科技集團董事長兼總裁龍繪錦在峰會上發主題表演講，以下為主題演講內容。
塔菲爾新能源科技集團董事長兼總裁龍繪錦：
尊敬的鄭院士、楊院士、吳院士，各位業內同仁，大家上午好！
非常榮幸受到主辦方的邀請來給大家介紹塔菲爾公司的方向。
我的分享主要從三方面：第一電池安全失效過程的分析，大家對機理的了解，怎么失控的大家還是有比較深刻的認識，材料安全方面有哪些策略？通過這些策略再更新的安全設計和表現。
電動汽車的安全涉及不同的層級，從材料到電芯到電池系統、動力子系統、電動汽車，要呈現給消費者就是電動汽車的安全，大家經常跳過中間的設計，有的說材料不安全，有的說電芯不安全，我們要共同從系統層面上解決整個電動汽車安全問題。每個環節我們解決安全性問題的時候都要考慮到其他環節最壞的情況，只有這樣，電芯、材料才能做到最安全。
電池失效的分析，安全系統氧化分三個階段，第一演化，安全性老化、氧化和由突發事件變化引起的突變。接下來有觸發，從正常的工作到觸發，有一個轉折點，可能到50步，60步，這跟電池的設計有關系。接下來是擴展，觸發之后，接下來的發展過程是不可控，我們就要通過整個系統的設計，車的設計來做一些系統上的保護措施，看怎么保證整個系統人員的安全和財產的安全。
剛才講安全性演化和突變的時間尺度，安全性的演化以年為單位，正常的電池，安全一般分兩種，濫用的安全，使用的安全。我們對濫用的安全關注過多，我們應該更多關注使用的安全，正常使用過程中，按道理說電池越用越安全，越用內阻越高，短路的情況會慢慢的弱化。我們找了很多電池來測試，電池在使用過程中是安全的，但是如果有一個觸點，用了幾年本來沒有暴露的安全問題，在使用當中暴露出來就變成了一個觸發的點，這個真正在使用過程中設計不合理，期間的老化考慮不夠，導致安全的演化。然后是安全性的突變，外部的事故，濫用的情況，有時候發生撞擊或水淹，就會有安全性的突破，真正的失控，所有的問題是熱失控問題，觸發有機械、電、熱觸發三種，這是整個電池從20度一直加熱，一直到800度，看電池發生了哪些過程？50到60度電池會真正出現熱失控，SES膜就開始分解到陽極會產生一些氧氣出來，到真正電池熱失控，每一個階段我們都做過研究，到什么溫度下會有什么樣的情況出現，有的電池越到后面反應是越快的，到了80度多以后，很多電池失控，根本沒有辦法控制。
這是熱失控之后的表現，在歐洲、中國的標準每一個反應的狀態，有的冒煙、燃燒、爆炸，有一些分類，不同階段電池的反應。熱失控也是設計的時候經常要考慮的，單體電池和單體電池從一個電池傳導到另一個電池的控制，不傳導甚至傳導更慢，我們都有一些研究。這是熱失控防范措施，設計的時候要考慮進來。
材料安全方面，陶瓷處理的隔離膜，對磷酸鐵鋰影響不大，主要是做高密度的三元電池的時候，磷酸鐵鋰的電池隔離膜進行收縮，產生的短路風險比較小，只有在高能量密度的三元電池熱失控隔離膜發生了收縮短路的風險很大。我們研究了很多材料的處理，包括涂層的方向，每個方向進行研究，通過什么樣的涂層來處理對隔離膜的支撐會更好。
這是表面涂的高分子層，因為所有的觸發，不安全因素都是熱，我們可以把熱作為一個鑰匙，達到熱反應的時候，高分子層會進行熱熔，隔離膜的孔會閉上，就會短路，阻止燃燒的發生。
這是電解液中加入氧化還原，通過添加劑，甚至添加高分子，通過泵讓電池危險性降到最低，這是負極表面材料的處理，SEI膜穩定溫度對我們影響很大，通過調節電解液當中的添加劑對表面進行控制，形成穩定的SEI膜。這是鈷的表面進行硅基材料的包覆，50度還是比較穩定的，這是正極材料的進行磷酸鐵鋰的包覆。可以看到溫升比更高溫降低25度，達到最高溫度的時間也延遲了5—10分鐘。這是表面聚合物的包覆，通過表面聚合物的包覆，達到一定溫度之后，表面材料的熱融可以對正極材料進行很好的保護。
這是我們在工藝上做的研發，焊接上正極、負極的處理，殼體結構的設計。電芯看就是一個大的電芯，里面的安全設計超過200項，過充、外短路、內短路、擠壓、加熱等安全設計，這也是經過了很多年無數次的實驗，對我們的設計進行了很多的改進。包括我們在工藝上，整條產線的工藝跟安全性相關，安全性、一致性、可靠性跟工藝是嚴重相關的。大家都在關注車的續航里程有多遠，忽略了工藝，特別是工藝和設備的結合對安全性的影響，大家有嚴重的忽略。我們做國外車廠項目的時候要經過大量的驗證，發現國內的電池廠跟國外很大的區別就是在工藝和設備的結合方面，對一致性、可靠性保障上，是我們國內最缺的。所以我們在設備和工藝結合上有很好的監控措施，防止析鋰風險和內短路的風險。
這是現在做到220瓦時/公斤的表現，基本上沒有著火和爆炸的現象。這是過充溫升的變化，安全措施處理的還不錯。這是擠壓的表現，這是熱箱，做到130度基本上電池只是鼓脹不會有冒煙和失效的風險。這是短路的測試，要把續航里程和能量密度提升很簡單，要把安全做好，還有壽命，電池其他性能就要妥協，但是安全性是不能妥協的，其他的性能都可以向安全性妥協，能量密度可以做到很高，有500Wh/kg、600Wh/kg，真正的續航里程只是我們的一個參數而已，而且這個參數最好是讓消費者去選擇。我們真正把電池的性能各方面包括功率、壽命做好。
謝謝大家！
（根據嘉賓現場演講整理，未經本人審閱）
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