创新 • 创优 • 创见
2024年7月11-13日，2024中国汽车论坛在上海嘉定举办。本届论坛以“引领新变革，共赢新未来”为主题，由“闭门峰会、大会论坛、10多场主题论坛、9场重磅发布、主题参观活动”等多场会议和若干配套活动构成，各场会议围绕汽车行业热点重点话题，探索方向，引领未来。其中，在7月13日上午举办的“主题论坛十一：电动汽车充换电安全防护”上，国联动力电池研究院有限责任公司副总经理、中国汽车动力电池产业创新联盟常务副秘书长马小利发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：
大家上午好！
因为我本人是搞电池的，也不是专门搞充电的，所以今天还是从电池角度给大家说一说现在我们安全发展的情况。
今天我们从三个方面：安全的现状，安全技术的发展还有快充安全技术的发展，因为时间有限，简单地谈一谈我个人的一些想法。
这是最新的数据，昨天晚上我又更新了一下，辛部长在主题论坛讲了这个数据，2014年上半年汽车产量是104.7万辆，新能源汽车销量已经在整个汽车总销量里面占到35.2%，这个概念相当于每卖出三辆车里面大概有一辆甚至一辆以上是新能源汽车，这个占有的比例已经是非常高的比例了，今年上半年新能源汽车比去年同期提升了6.9个百分点，所以从产业现在情况来看，我们觉得整个产业2024年又迈上一个新的台阶，尽管有产业人说我们行业很卷，利润很薄，上下游产业链处在并没有十分稳定的情况，但从我们在行业联盟这么多年情况来看，我觉得新能源汽车是一个政策退坡以后，基本已经完全进入到市场化发展阶段。
所谓市场化发展，我觉得卷是很正常的，因为市场竞争本身就是这么激烈，优胜劣汰也是市场基本规律。新能源汽车量发展来看，右边图是电池的情况，去年2023全年电池量达到七百多GWH，这是整个销量数据，今年上半年整个销量装机量也是在去年基础上同比提升百分之三十多。
我所以提电池的量，电池还是作为新能源汽车非常关键的零部件，在新能源汽车整车安全中占有非常大的比重，也是因为此，这几年我们行业内通过几个安全的防护措施，对我们整个电池做了大量安全防护工作。
第一类，就是本征安全技术。所谓本征安全，就是从电池内部，电化学特性提升电池安全属性，包括对正负极材料表面的修饰，对整个材料体系、结构设计增加安全材料以及相关助剂等等，从电芯设计角度提升电池安全的性能，进而提升整车安全属性，这是一种方式针对现有的液态电池。
还有，今年大家都知道全行业非常关注下一代电池技术，我们研究院也是跟上下游材料和整车企业一起联合开发全固态电池，大家知道硫化物、聚合物和卤化物和氧化物四条技术路线里，我们国联汽车动力研究所做的是硫化物技术路线，好多专家在会上质疑到全固态电池到底安全吗？
我今天告诉大家，我们研究院大电芯VDA两百多尺寸大的软包电芯，叠十几、二十层大电芯属性已经出来，我们通过实验实测数据显示，这个电芯目前开发情况并不稳定，循环性能也不是特别好，但电芯性能是基本有了，全性能属性基本具备了，我们做了一系列安全表征，从安全情况来看，用一个数据给大家体现：热箱实验，液体电池大概在130度左右，因为隔膜收缩以后，正负极接触短路，热失控发生比较剧烈，在比较专业的RARK实验里面，我们叫绝热量热的TR温度，事实上同比情况下，全固态电池热失控风险能够在液体130摄氏度基础上提升到200设施度，很显然六七十度温度差，电芯本身安全属性还是非常好的。
当然有人问全固态是不是就是不炸？目前来讲不好讲，它还是有炸的风险，但六十度会给产业争取非常高的门槛，所以这是我们从本征安全角度上，目前来讲第二大套解决方案，把整个电芯体系设计从原有液态升级到新的发展状态，这是一个本征安全的情况。
我们在主动安全方面，也做了一些工作。大家知道我们通过高精度BMS管理，从早期2015、16年出来的车，很多时候管理是不到位的，BMS管控精度并不够，相关系统软件设计还没有达到那么高的水平，那个时候经常出现车在路上行驶地好好的，仪表盘显示还有一百多公里的续航里程，但还没跑20公里，车在路上趴窝了，这种情况比较多，现在事实上我们BMS精度已经做到非常好的情况，这是主动安全的第一个层面。
第二个层面大数据管理平台，这些年通过国家北理工新能源汽车大数据平台，企业初建的时候，大家都有一些想法，觉得我们车本身是一个私人属性的物品，从我们隐私管理、个人消费者权限管理来讲，把车都连到平台上，是否合理合规呢？我们从行业协会发展的角度来看，任何事情在安全面前都是应该让步的，当时我们做车云协同的算法把整个国内新能源汽车在路上跑的，做成全国一张网，我连续三年参加了装备新能源汽车核查小组，我是二组的组长，我在这些年带队核查三十多家整车企业相关安全体系建设和安全大数据管理，我认为通过这样主动地数据监控，新能源汽车运行平台一些监测的手段，我们在主动安全这些年做到非常好的情况。
也有同志说行业协会与联盟老讲安全现在还可以，为什么我们刷视频号还是一辆一辆烧，一辆一辆爆呢？因为我们本身是做电池的，电池跟传统燃油车还是不太一样，说到底它是一个化学器件，化学器件内部只要产生物理化学反应，有些东西不可避免的，所以在本征安全和主动安全之外，一旦发生了火灾事故我们应该怎么办，我们一定要考虑这个方向。这些年行业大量工作投入到电池被动安全中，被动安全就是确实已经着火了发生了火灾，大家应该做什么样的工作，因为我们只是参与到一些设计里面，没有真正地从整车设计角度去做，这方面我们做得不是特别精细。
包括储能系统储能电站角度，大家都针对起火以后的应急灭火，系统内设灭火装置和应急灭火的材料本身的设计，很大程度上已经降低了很多安全风险，之所以大家还看到起火爆炸的事故，我想跟基数增长规模不断上涨有一定比例，原来可能有一百万辆有一、两辆着了，百分比大概是十几万分之一，现在基数上涨了，因为保有量已经两千多万辆了，实际比例是下降的，但大家看到的数据可能有一点多，我想这可能是一个本质的原因。
这几年行业内部总体做的一些工作，从技术路线发展情况来看，左边图是电池联盟4月份针对全行业发布的《2035电池产业发展框架》里面包括电池路线、未来十年我们电池产业应该面向全行业应该做哪些重点工作，我们做了重点梳理。从发展路线来看，左边彩色线还是有多种产品路线可以走，当然三元也好，新体系的富铝也好，包括半固态也好等等这些路线还是未来会在市场上占有比较大的规模，现在铁锂和三元比例，大家看到基本接近7比3的状态，但是安全技术在不断突破情况下，三元还是因为它能量密度高和体积小会占有比较好的市场发展前景。基于这样的发展情况，只要有高比能量电池存在或只要大家还认可这个路线再往前推，这种在安全技术上的发展和突破，其实这个脚步就很难停下来，所以安全风险，还是应该大家重点关注的位置。
今年，我们是38031强制性国标修订，我们都是修订组参与单位，一起从头到尾参与了整个38031修订。这次修订里面有一些具体细则，其中最重要的就是38031在5月27号发布的《征求意见稿》原来提到5分钟时间限制，对于电池热扩散后不起火不爆炸的新要求。这个发展要求也是从我们政府角度或从行业协会角度或从我们标准制修订联合单位角度，大家基本已经明白了，我们产业发展了十年，已经不能再用老的要求约束安全红线，我们一定要不起火不爆炸，这是体现将来新能源汽车所谓高质量发展的目标，这是我第一部分想跟大家讲的，整个安全的情况。
第二部分简单地说一说动力电池安全技术，我举了几个案例，时间有限没有办法给大家细讲。从整个电池安全技术角度来看，现在全行业基本上这样大的思路，从安全边界控制到事前预警到事中风险评估和事后风险控制策略，这是全行业在电池安全研发安全控制上大致的思路，各家机构也好，各家电池企业也好，大家可能在比较细分情况下会有各自的knowHow，但总体思路是这样的情况，安全边界我举一个例子，这也是我们基于工信部有一个大的公共服务平台检测项目，联合宁德、中科院物理所、中国汽研大概12家单位共同推进的工作，事实上搭建了多耦合情况下关于短路、过充过放、加热挤压这样一个多耦合的策略平台手段，通过这个手段把电池安全边界摸清楚之后，给它建立耦合的可量化的模型，通过这个模型核算给电池建立一套体检评价体系，事实上我们人去医院做体检，出来以后会给你一个体检的情况，说你血压、血糖高了或怎么样，这个跟它非常相似，整个评价体系会拿到一块新电池，给电池打一个分，它的健康状态到底是怎么样子，这是我们做的一项工作。
这是利用我们这套评测体系做出来相关的数据，实现定量化划分使用边界，这是我们用三个电池，同时做到一致性还是非常好的。这个结论是什么？基本在25摄氏度，重复过充实验情况下，我们选了一看48AH三元电芯，当它的快充状态SOC是29.5%的时候，充电已经充到129.5%状态的时候，TS是它的安全边界阈值，其实在72.2度的时候，电池就开始有内部热失控的迹象产生，通过这一套评价方式，基本我们可以对于一个电池产品或这一批次下来的电池产品，内部有一个非常准确的把握，将后来应用到实际应用场景里面会怎么样呢？在BMS管理上可以非常精准地做到充电阈值保护，比如电池内部温度达到多少度的时候，BMS会切断管理，不会让它再持续处于充电状态下，直到把电池充爆了，这是非常重要的策略手段。
还有安全边界控制里面，还有一个案例，这几年做得必须好的也比较有成效的，通过梯度加热的方式，我们也摸索出一些经验。我们通过梯度过充的方法获得电池本真的安全边界，左边蓝色的曲线是电压曲线，我们设置比较小的倍率，用0.1C倍率让它一般点点慢充，为什么用0.1C倍率呢？高倍率情况下，倍率产生的电阻会让电芯热量非常多，低倍率情况下排除电芯电阻加热产生的自产热，只是由于充电情况引起的热量，当过充到一定程度的时候，前面图是电压在4.7V底下对应的是40摄氏度图，电池开始有了自发热情况，不过充的时候电池温度大概是多少度呢？实验数据比较明显，如果不过充正常是1C或一点几C充电倍率情况下，电池内部温度始终正常电芯维持在三十多度的样子，为什么这也是告知大家，夏天四十度高温时候，本身温度比较热的时候，不建议大家中午充电的原因。
电芯在过充状态下四十多度，比如冬天室外环境比较正常，比如二十多度，正常充的时候，100%SOC情况下，内部温度稍微热一点大概达到三十多度，但如果再持续充过充10%甚至15%，这个时候电芯内部可能到了四十多度，其实四十多度的时候，电池就开始有自发热的情况，这个时候风险苗头就开始逐渐显露了，所以这是整个情况，通过梯度测试方法也可以探究电池在过充状态下的安全边界，从而给它做到比较好的防护程度。
以上是安全边界第一方面的探索，第二方面是事前预警。本征安全和主动安全层面，我认为还是应该做更大的工作，真正到了被动安全层面，其实多少还是会带来一定伤亡。所以重点应该聚焦在事前预警状态，去年我们自己研究院联合行业大概三十多家单位一起做了一个标准，专门针对电池现压检测，把电芯布满了传感器，内置芯片，通过这个来考察我们电池，因为现在方形电池都有限压阀，软包电池在内部鼓胀以后，电池漏气也会有部分气体出来，我们通过压力测试方法，能够判定这个电芯在还没有热失控的时候，已经开始漏气了。当然这个传感器灵敏度是很高的，已经在漏气情况下，这个电芯本身已经有了风险，这种情况下一直到肉眼观察到它已经开始冒烟甚至着火了，这个过程会比人为发现这个过程中间有一两个小时的时长，所以会给整车BMS设计预留足够的时间。
第二个案例气体成分监测，去年联合行业一起开发了气体成分监测。电池一旦内部出现问题以后，它是一个化学反应的过程，这里面有很多气体产生，氮氧类的气体、氨类的气体、氢气、甲醛里面气体有十几种，我们研究比较深入每一个阶段每一个温度下出来的气体都不同，有的气体先出来，有的气体后出来，先出来还是后出来取决于内部化学反应的情况，就是深入研究它内部失效的机制。我们根据气体监测情况，摸索到它大概在什么时候热失控，热失控内部是什么情况，它的失效模式是什么，从正向研发推导到中间数据验证一直到后面逆向开发，通过解析手段把整个电芯模型搭起来，事实上这一次工作为我们38031修订强制性标准提供了非常多的依据。
这是我们事前做的两项工作，一个是电压监测情况，一个是气体成分监测情况。大家觉得这个能用到车上吗？能用到车上。现在我们跟两三个主机厂一起联合在这方面深入往前做，对于整车设计来讲，成本非常低，只是一个传感器，也非常便宜，但通过预警手段可以非常有效给预警争取非常多的时间。
事中风险评估，所谓事中就是电芯已经起火了甚至电芯已经引发了内部一定热扩散、热蔓延，现在也是通过相关监测手段，大家都用的绝热量热，可能也有企业后来提出绝热量热不太符合实际发展工况。我们后来逐步绝热量热和等温量热相当于模拟电池在整个电池包内部比较稳定的环境，我们提出比较多的相关分析评测的方法，通过这些分析评测方法把其中一些特征参数提取出来，通过特征参数定量评估产品本身的情况，特征参数比如有风值时间、风值速率以及热释放速率等等。
事中评估还有燃烧风险评估机制，左边图是固溶体，第二是NCA高镍、镍8以上三元的路线，还有再往下一点是NCM中低镍产品，这个柱子是不同体系电池热释放速率对比，从以上看得到的情况，整个能量密度发展与热释放时间达到热失控风险时间周期都是呈非常强的相关，所以对于高能量密度电池管理，包括安全设计，大家还是要持续投入非常多的关注，才能把它往更高台阶去做，当然还有之后抑制的技术，我们和国家安全总局和北京市消防总队跟它们一起联合开发火灾抑制技术，原来灭火的时候，就使劲喷它或喷不灭就让它烧，烧完再收拾残余的现场，我们针对水剂灭火剂做了新的材料效能改进，改进之后按照整个火势的情况把它控制在定量程度上，到底今天这个情况大概要用多大电芯，这个工作还正在做，我们做的缩影是基于电动自行车火灾现场开始摸索的，因为汽车火灾现场跟它还有非常大的区别，因为汽车火灾现场剧烈程度可想而知，整个这项技术在电动自行车上已经探索非常好了，所以这次电动自行车强制标准修订了以后，这个技术也会逐渐往那个方向推广一下，这是整个抑制的情况。
以上是前面两部分情况，安全现状和安全技术相关的案例，时间关系只能点到为止给大家浅显分析。今天论坛是充电联盟发起的论坛，还是在这个会上用简单两三页纸提一提我作为一个电池人，对于充电的看法。
我们搞电池的人，认为电池很简单，电池安全就是三种：热滥用，电池受热了加热了，外部环境温度上去了对它的影响；第二，电滥用，在座都是搞充电的，在充电过程中内部发生的一些问题，可能充电过快，传输过程中出现了堆积，出现了柱状晶体锂把隔膜穿破了影响了安全情况；还有一种情况是机械滥用，发生了碰撞，出现了碰撞挤压。我讲的三种安全问题也是叠加出现的，比如充电时候不仅是电滥用，充电过程中本身电池内阻，尤其快充时候电池内阻增加了，电池内部热量非常高，温度也在上涨，它是一个电滥用和热滥用一个耦合滥用的情况，对于我们搞电池来说，安全就是这三类，出不了这个框框。
尽管我们从电池角度不太倡导快速充电，确实是这个样子，又站在市场和客户角度考虑这个问题，快充一定是我们推广新能源汽车阶段避不开的路线，它从提升客户使用便利性和提升充电速率效率和全社会运行成本来讲，快充一定是必然的发展的技术路线，电池人看来尽量不快充情况下和市场对于快充需求情况下，这个东西大家怎么去兼容呢？不是不能做，从充电角度是有一些策略的，这是我们看的耦合加速快充技术。
我直接翻到最后一页，现在好多企业比较盲目，我可以3C，3C已经不算快了，甚至可以4C、5C、6C，对于我们干电池人来讲这并不新鲜，我们自己也知道电池可以做到30C，我们给特种车辆都可以做，但从整车全生命周期和电池老化速度来讲，你所谓的快充一定要告知消费者所谓的快充是什么，是前面开始充，充了以后让电池温度上来以后，以3C和4C快速充电平台充到一定阶段以后，最后快满的时候用小电流或小电压，恒压恒流情况开始慢充让电芯保持良好，还是一上来就开始全平台充，这个差异是非常大的。
我建议大家在座都是行业内的同志们，可能大家也要跟亲朋好友去宣传，一个主机厂卖车的时候告诉你，电池充得非常快，就要看看后台充电机制，如果一上来充电倍率顶得非常高，整个全充过程中是很快，8分钟充完了，全充过程中顶在一个平台上一直往前充，这种车辆还是不要选择，因为它会非常快速加速电芯老化，加速电芯老化第一个影响寿命，那个还不是最严重的，影响你的寿命无非让你产生一些经济损失，你本身可以开十年，但最后开了五年甚至四年。
但更为严重的是电芯老化快，就会给电芯内部结构产生非常多的影响，这个时候所有安全隐患由内部本真材料引起的安全隐患就会让电池风险快速体现出来，很快地就会反映到整车安全，甚至有的时候发生必须严重的事故。大家无论是从专业角度还是普通消费者角度要了解它的充电策略，到底是什么样的充电机制，我在联盟经常调研还是有很多厂家不太负责任，为了宣传什么C，这个事实上在安全方面，大家还是要冷静思考，包括现在5C、6C逐步提出来，在座也有充电企业，从充电端角度涉及到电网稳定性甚至充电桩耐受性，电线在大倍率情况下是否会引发负面的情况，我们作为行业内人士要冷静思考，在哪个阶段应该走到哪个步骤，有没有必要一下子跳到好几C去做，还是我们先稳定把3C策略做好，再把4C策略做好，然后一步步再往所谓的超充这种方向发展，我觉得我们作为行业内，我是电池联盟，所以也在这里呼吁一下大家。
时间关系，就给大家分享到这里，谢谢！
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）
