2018年6月27日，由青海省人民政府、工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、中國電動汽車百人會主辦的“2018中國(青海)鋰產(chǎn)業(yè)與動力電池國際高峰論壇”在青海省西寧市召開。

　　本次會議由一個高峰論壇和三個主題峰會組成，在關(guān)于“促進動力電池安全的前言技術(shù)與保障體系”主題峰會上，主要研討了動力電池安全體系評估;提高電池系統(tǒng)整體設(shè)計的合理性;同意規(guī)劃整個電池系統(tǒng)的安全防護;電池產(chǎn)品認(rèn)證和檢測;大數(shù)據(jù)推動電池智能化管理，提升安全保障;新體系動力電池研發(fā)現(xiàn)狀及安全挑戰(zhàn);產(chǎn)業(yè)政策對電池安全的保障。

　　北京普萊德新能源電池科技有限公司副總裁張仁柏發(fā)表主題演講，內(nèi)容實錄如下：

　　今天分會的題目是電池安全前沿技術(shù)和電池系統(tǒng)保障，所以在這里面，前面有三位專家分別介紹了動力電池整個測試的評價體系，葉博士從電池材料方面對安全測評進行了介紹。王禹博士從電池的電芯材料、電芯制造，以及各種的應(yīng)用方面也對安全進行了介紹。

　　北京普萊德新能源電池科技有限公司是專業(yè)做動力電池系統(tǒng)的公司，所以我們會在動力電池系統(tǒng)方面，在電池安全方面給大家作一下安全前沿技術(shù)及電池系統(tǒng)保障的內(nèi)容以及電池系統(tǒng)輕量化的技術(shù)。我是1995年進入電池行業(yè)的，因為電池首先應(yīng)用于通訊行業(yè)，就是手機，摩托羅拉有一個能源產(chǎn)品部，是做電池的從鎳鎘到鋰離子電池。中國實用化鋰離子電池18650， 是1997年我從日本SONY公司買到中國的。我們前面有三位專家講了這么多安全和評價，我覺得有一個信息是要給大家分享的，現(xiàn)在對新能源汽車在安全方面應(yīng)該還是有充分的信心。新能源汽車應(yīng)該是國家戰(zhàn)略的一部分，大家說要推動新能源汽車，一方面是為了節(jié)能減排，更重要的一點是推進國家制造2025。新能源汽車有電動化、智能化、互聯(lián)化和共享化，其中電動化是基礎(chǔ)，新能源汽車， 是國家推動產(chǎn)業(yè)升級重要的抓手，是從汽車大國走向汽車強國的技術(shù)選擇。剛才王芳及幾位專家都在談安全，從測評方法以，到材料，再到電芯，我在講系統(tǒng)安全，剛才講了那么多安全，大家心里想是不是電動汽車不安全了?其實大家想一想，電池是一個有限空間里面的能量單元，從一開始的鉛酸電池能量密度只有30Wh/Kg，到2020年電池能量密度會有多少呢?單體到300Wh/Kg，在這種情況下，在有限的單元空間里面的存儲能量空間，做到安全。王禹博士也講了婁全的定義一直在更新，從最初不燃燒，不爆炸，到燃燒，不爆炸， 最后是不起火、不冒煙、不爆炸這三個階段，都是在能量密度提升的情況下，對安全的重新思考。大家對電池的理解逐漸地更是現(xiàn)實化，因為化學(xué)體系不像電子傳導(dǎo)那樣容易預(yù)測，有數(shù)據(jù)模型也很難完全表征。鋰電池是一個有生命的活性體系。大家看到，行業(yè)內(nèi)至少做到了從2012年到現(xiàn)在沒有發(fā)生人員傷忘事故。雖然說到去年年底整個的新能源汽車保有量達(dá)到了百萬輛，當(dāng)年出貨70多萬輛，但是沒有發(fā)生過人員傷亡的事故，給人以充分的逃生機會。所以我覺得對于燃油汽車的話有沒有安全事故?也有，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是百萬分之一，燃油汽車也有安全事故。但是最終的標(biāo)準(zhǔn)是說你有時間(幾小時)讓人員逃生，生命不受傷害，資產(chǎn)損壞可控，這是最基本的概念。所以現(xiàn)在的新能源汽車的安全，經(jīng)過在坐所有專家關(guān)注，產(chǎn)業(yè)鏈的全體努力，是可以信賴的。但我們永不停止對安全的追求，做鋰電池，將安全放在第一位，安全是所有工作的基礎(chǔ)。

　　我的報告分成六部分：1，公司簡介。2，全面電動化的電池容量與車型變化。3，普萊德技術(shù)開發(fā)方案和創(chuàng)新點。4，電池系統(tǒng)輕量化概覽。5，高鎳三元電池創(chuàng)新提升單元能量密度。6，優(yōu)化包裝結(jié)構(gòu)方案。

　　普萊德是2009年成立的，股東有三大股東，普萊德是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈合作的典范，首先我們最大的股東是北大先行，北大先行是全球最大的磷酸鐵鋰材料的供應(yīng)商之一，同時也是唯一的在國內(nèi)擁有磷酸鐵鋰的專利授權(quán)單位，同時也有三元材料的阿貢實驗室專利授權(quán)。第二大股東應(yīng)該是北汽集團，北汽集團占35%的股份，包括北汽集團和北汽福田,北汽新能源連續(xù)四年在國內(nèi)純電動乘用車方面居第一位，2017年達(dá)到全球出貨量第一。第三大股東是CATL，CATL是鋰電行業(yè)的獨角獸，應(yīng)該是全球的鋰電池的領(lǐng)先者。上午的報告里大家看到，鋰電出貨量在第一位、第二位占全國新能源汽車電池供應(yīng)量達(dá)到60%以上，并且這個趨勢還在增長。在全球的鋰電池行業(yè)里面其實有三大代表，第一個是圓型的代表，主要客戶特斯拉，第二個是方形，以CATL為代表，第三個就是以軟包，以LG為代表。剛才我們看到孚能也是快速發(fā)展的過程。我們希望孚能能變成在中國的軟包方面的代表，在世界里面占有更重要的位置。普德公司座落在北京大興采育經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)中心，位置是離北京機場、天津機場基本上距離同樣，并且這個開發(fā)區(qū)是北京市重點建設(shè)的汽車生產(chǎn)基地。

　　普萊德公司專業(yè)研發(fā)動力電池系統(tǒng)的，有先進的電池管理系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)，并且是連續(xù)五年獨立第三方Pack企業(yè)排名第一，我們?nèi)ツ暾麄€出貨量大約是2.3GWh，今年預(yù)測應(yīng)該到4.7GWh。員工超過千人，過去三年，銷售收入每年都是快速增長的，上午張永偉秘書長也講了，整個的新能源汽車要建立牢固的產(chǎn)業(yè)合作體系，所以的快速成長，得益于產(chǎn)業(yè)鏈的合作，其中三個股東都是行業(yè)第一，普萊德也是獨立PCAK行業(yè)第一，這應(yīng)該是資本合作，技術(shù)合作，產(chǎn)業(yè)合作，共贏合作設(shè)計走在前面的必然結(jié)果。

　　新能源汽車是一個全新的產(chǎn)品，從鋰電電池電芯到Pack，從電芯的化學(xué)體系決定的低電壓平臺3.2、3.65的變成365V到700V電壓系統(tǒng)，這里面有很多的技術(shù)要突破，并不是簡單的串并組保。普萊德公司獲得北京市的技術(shù)中心，并且是中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)，獲得各種資質(zhì)，并且有各種認(rèn)證，現(xiàn)在IATF16949是去年證新的標(biāo)準(zhǔn)。

　　從電芯到Pack中間有很多新的技術(shù)的要求和規(guī)范。一般從技術(shù)上講至少有四大技術(shù)要研究與突破，一個是電芯的安全和壽命的評價技術(shù)，第二個是電芯到模組的成組技術(shù)。第三個是電池的熱管理，還有電池的輕量化技術(shù)，這些技術(shù)以外，其中最不能放棄的是安全技術(shù)，后面我會單獨講到。我們公司有專利300多項，其中發(fā)明專利136項，這些獨有技術(shù)及KOWN　HOW，是保持我們產(chǎn)品市場競爭能力的保障。

　　普萊德產(chǎn)品應(yīng)用除了國內(nèi)的客戶，也有國外的客戶，我們的Pack和其他Pack廠不太一樣的地方，我們是乘用車一直占我們很重的比例，乘用車從60%到80%之間，一直是我們的主要板塊，同時我們的產(chǎn)品既面向國內(nèi)的市場，也面向國外的市場。商用車基本是固定的客戶，福田、中通，由于前期產(chǎn)能限制沒有特別地擴展。另外普萊德與合作伙伴開發(fā)有在中國獨有的換電技術(shù)，包括蔚來的換電提出來是三分鐘換電，跟加油一樣方便，也是基于普萊德獨有的換電技術(shù)產(chǎn)品體系提出來的。這個體系現(xiàn)在提前公布一下，應(yīng)該是7月份我們在北京首先發(fā)布對私換電，我們現(xiàn)在的換電技術(shù)應(yīng)該是第三代換電技術(shù)，這次換電技術(shù)我們推測應(yīng)該是在未來后補貼時代，應(yīng)該是車電分離，大大降低消費者一次性支取的重要技術(shù)手段。當(dāng)然，這樣的話，這里面還有很多的技術(shù)投入，我們到今天為止，在市場上應(yīng)該有三千輛車，應(yīng)該已經(jīng)是運行了三年，做了很多產(chǎn)業(yè)化，量產(chǎn)化的提升與改善，在全面推出時保證市場的接受度和技術(shù)可靠性。

　　第二，全面電動化的電池容量和車型變化。

　　這里面列了一下，不同的國家燃油汽車退出的時間，在北京北汽集團董事長提出來在2025年在北汽不再銷售狹義上的燃油汽車，至少是混動或者是純電動的。大家可以看到，其他的國家(荷蘭、挪威、德國、印度、英國、法國)都提出了不同的目標(biāo)，對應(yīng)這個目標(biāo)的話，同時提出了電芯和Pack的能量密度和成本要求，這個都是我們在電池行業(yè)里面每個人每天都努力工作的目標(biāo)和方向。綜合目標(biāo)是希望達(dá)到2020年下降到一定的指標(biāo)。

　　中國新能源汽車的發(fā)展得益于國家的補貼政策，特別是從2015年開始這個補貼政策發(fā)揮了巨大的作用， 2016年應(yīng)該是新能源汽車的元年，2016年開始，像去年整個的電動車占燃油車的超過1%，正式進入量產(chǎn)化發(fā)展階段。補貼每年都在下降，補貼下降以后怎么樣?國家也發(fā)布了雙積分政策，從2015年開始征求意見，到2018年應(yīng)該是緩沖階段，2019年要求目標(biāo)達(dá)到10%正式實施，這樣將給新能源汽車提供源源不斷的政策助力。

　　可以看到，雙積分的具體實施及交易，國家還在討論過程中，這里面我列了一下美國的1990發(fā)布的，給了我們一些提示，美國1990年加州提出了零排放的電動車政策ZEV和過渡零排放政策TEV。右邊的表格里面看到重要的考量，第一個積分是永久的，不會失效的。第二個是說如果達(dá)不到的話，你可以用錢來買，其實他是用罰款，大家知道中國的積分政策是燃油車、傳統(tǒng)汽車雙積分，一個積分是五千美金，純電動車，平均每輛2個積分，在補貼退坡以后，兩個積分達(dá)到1萬美元，這也是一種政策性的補貼，也能推動電動車的發(fā)展，今年補貼已經(jīng)比去年下降了，明年會不會下降要看國家的財政狀況，2020年就是沒有補貼的時代，這種積分政策，保障電動汽車的持續(xù)發(fā)展。

　　2018年整個新的補貼政策明顯偏向于長續(xù)航里程，低續(xù)航里程有不同程度的下降，插電也有一定的下降，但是大家看到，我這里列了一下，低續(xù)航里程肯定是補貼不下降，但是高續(xù)航里程的補貼也不是都上升的。這里面看了一下，只有比亞迪秦EV450，一個上升的，其它的補貼都是下降的。根本原因是說除了續(xù)航里程，還有一個能量密度，這里面看到國家要求有不同的補貼系數(shù)，以120到140作為基數(shù)，140到160為1.1，160以上達(dá)到1.2。普萊德今年9月份會推出第一款系統(tǒng)達(dá)到160的電池系統(tǒng)，并且是液冷系統(tǒng)，今年我們預(yù)測應(yīng)該達(dá)到三萬臺銷量。

　　這里面列了一下，在現(xiàn)在補貼政策的情況下，不同車的情況，A000級轎車和A00級轎車是北汽EU300，下面是北汽EU5，是今年的主力車型，大家可以看到不同的車型主力，能量密度有不同的參數(shù)。其中有競爭力的車型在這里，供大家參考。

　　在這種政策和雙積分的推動下，大家預(yù)測整個電動車的銷量，去年大概是70萬輛，在這種情況下預(yù)測到2020年整體上會達(dá)到300萬輛，其中乘用車應(yīng)該會達(dá)到180萬輛，現(xiàn)在整個的估計要比很多的行業(yè)的人員更加樂觀，動力電池需求跟孚能的王總的數(shù)據(jù)差不多，快速增長的話，幾萬億的鋰電市場是值得大家期待。

　　普萊德作為專業(yè)的電池系統(tǒng)公司，首先我們是關(guān)注安全，安全肯定最先分析整個電池系統(tǒng)的失效模式，我們這兒列了一下有五項，一個電擊，就是電能非正常釋放，然后是燃燒、爆炸、碰撞腐蝕。因為我們每賣一輛車基本的質(zhì)保條件是八年12萬公里，在這種情況下腐蝕也會影響到車輛的可靠性。腐蝕也是關(guān)注安全的一個方面。

　　我們開發(fā)的創(chuàng)新點，電池系統(tǒng)安全測試至少有四大安全，第一個是化學(xué)安全，材料阻燃、電芯安全，包括一些標(biāo)識。電氣安全是系統(tǒng)上設(shè)計的重要關(guān)注點，膨脹力、傳感、電壓采集、溫度采集，絕緣耐壓、電磁兼容，電磁屏敝、漏液檢測、冗余設(shè)計，交叉檢驗算法。還有機械安全，現(xiàn)在做到了IP67，后續(xù)會做到IP68，這里面還有隔熱、耐腐蝕、耐振動，剛才王博士也講了，那種測試到底怎么合適?除了這個之外最重要的是功能安全?；贗SO26262，把電池系統(tǒng)放在汽車?yán)锩?，功能安全，這里面是說自動滅火、主動&被動安全、碰撞過程中斷開、高壓，剛才孚能的王總業(yè)介紹了整個電池系統(tǒng)里面的容斷等等設(shè)計，包括濕度、煙霧、短路、過充。一個電池包的開發(fā)一般是24個月，其中我們的測試要求是高于國標(biāo)，很多項目對標(biāo)國際的其它國家的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在也增加了測試的數(shù)量。

　　普萊德在技術(shù)創(chuàng)新點和開發(fā)方案，首先是產(chǎn)品的安全，采用全仿真的分析，有靜力、球擊、模態(tài)、振動，還有沖擊、擠壓、疲勞和碰撞。我們從電芯到模組級的仿真模型，這里面都是必備的，所以很多的廠家找我們說三個月給我開發(fā)一個電池包，確實很難，一般測試都是標(biāo)準(zhǔn)24個月的周期，今年量產(chǎn)的產(chǎn)品，基本是兩年前開始的，應(yīng)該都要經(jīng)過一個完整的CV，DV,PV和SOP的開發(fā)過程。

　　基于前面雙積分，大家看到我們做電池系統(tǒng)和做電芯一樣，也是一個矛盾體，既要高比能量，又要高安全，如何平衡呢?這是我們一個共性的問題，除了電芯的能量密度的提高，Pack的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是要通過減重，來實現(xiàn)系統(tǒng)提升能量密度。同時在整個的保障安全的情況下提升能量密度，這是我們每天都要考慮的問題。

　　能量密度的目標(biāo)，現(xiàn)在行業(yè)，剛才王博士也講了，平均的整個行業(yè)的成組效率應(yīng)該是在65%，普萊德的項目目標(biāo)應(yīng)該是在80%。安全性的目標(biāo)，我們通過BMS的核心技術(shù)，系統(tǒng)控制策略優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，還有自己系統(tǒng)的Know how，希望把電池系統(tǒng)保持零事故，這里面基本上有七大方面，集成模組設(shè)計、系統(tǒng)輕量化、廣義BMS的設(shè)計、熱設(shè)計、梯次利用，梯次利用我們說實現(xiàn)動力電池40%的殘值回收，全生命周期還能降低成本20%。智能制造現(xiàn)在也是北京市的智能制造的試點單位，還有全方位的測試系統(tǒng)，現(xiàn)在都全面實施。

　　熱管理的是電池系統(tǒng)的重要方面，現(xiàn)在我們量產(chǎn)的產(chǎn)品，基本都是用液冷，因為能量密度提升，為了提升安全及系統(tǒng)的壽命，熱管理對保障安全是很重要的，熱管理指標(biāo)要求電池包的溫差在5度以內(nèi)。我們的系統(tǒng)輕量化設(shè)計，從以前的鈑金到?jīng)_壓，現(xiàn)在全面轉(zhuǎn)接到高強度鋁和復(fù)合材料，我們在模組設(shè)計里面再加上一些固定邊框的同時加入了溫度傳感器和電壓測試系統(tǒng)，在這兒同時也能保障能量密度達(dá)到一定的指標(biāo)。BMS除了我們在對產(chǎn)品的檢控以外，對SOC、SOP、SOH的管理，同時也做了后臺大數(shù)據(jù)，我們保障每一輛車在運行過程中，在大數(shù)據(jù)里面都有數(shù)據(jù)記錄，保障數(shù)據(jù)的全面可追蹤，并且它的健康狀況和預(yù)測。

　　在這里進一步解釋了集成標(biāo)準(zhǔn)模組的設(shè)計、系統(tǒng)輕量化設(shè)計，還有全面的面向全生命周期的廣義BMS和熱設(shè)計，整個做了一些工作。這是我們的自動化工藝設(shè)計里面的部分，包括我們的光學(xué)檢測、激光連續(xù)焊、工裝模塊化的組裝，包括CMT機器人，還有一拖二雙工位焊接工藝，這樣大大提升了制造的效率和可靠性。

　　BMS這里面重點講這一部分，在這個圖里面所有的數(shù)據(jù)都在實時傳送到后臺數(shù)據(jù)庫，最后通過數(shù)據(jù)挖掘和算法評估來評估電芯和系統(tǒng)的健康狀況，保證我們的產(chǎn)品出去以后除了BMS在車上對電池包的管理，也有后臺數(shù)據(jù)庫的實時跟蹤。這是大數(shù)據(jù)整個的工作原理，通過電池系統(tǒng)的運營、通過電池系統(tǒng)參數(shù)的傳輸、通過模式的算法，最后能達(dá)到云平臺傳輸?shù)交A(chǔ)數(shù)據(jù)庫里面，再通過大數(shù)據(jù)進行的電池狀態(tài)的可視化和電池保養(yǎng)的提示。大數(shù)據(jù)，云計算，在新能源汽車電池系統(tǒng)都有相應(yīng)的應(yīng)用。

　　輕量化，從結(jié)構(gòu)、材料和工藝?yán)锩婢唧w做一些具體的工作。高鎳是實現(xiàn)電芯能量密度的重要路徑。CATL高鎳材料今年下半年開始實施，高鎳正極材料應(yīng)用的同時，再通過負(fù)極銅箔變薄，正極鋁箔的變薄，隔膜肯定也是變薄，而具用能量活性物質(zhì)的正極材料和負(fù)極材料的能量密度的提升，而實現(xiàn)電芯能量密度的顯著提升，最后能量密度會提升到750Wh/L，2021年的目標(biāo)。最后通過高鎳材料的使用，電芯成本預(yù)計下降6%，能達(dá)到國家設(shè)計的2020年的目標(biāo)。

　　在這里，我用一個Pack結(jié)構(gòu)設(shè)計實例來匯總一下整個對于安全、能量密度和可靠性做的一些工作。這是整個電池包的拓?fù)鋱D，里面包括模組、電子電氣、熱管理、電池連接件、輔助材料等等。這是兩個電池包的對比，260km和350km的電池包，我們是用鋁合金型材和板金，沖壓電池殼體技術(shù)方案分析，保證強度與可靠性基礎(chǔ)上，控制模具投資，實現(xiàn)重量和成本的降低，同時關(guān)注電池下殼體選材，對比重量范圍、模具投入、生產(chǎn)節(jié)拍和成本預(yù)估四方面進行分析。這是不同的階段，大家看到有鋼板沖壓方案、鑄鋁方案和擠壓鋁型材方案，從成本來講，以前講鋁材一般的成本是鋼材的三倍，重量是鋼材的1/3，但是現(xiàn)在通過技術(shù)的提升，大家可以看到成本都是控制在3000左右，但是開發(fā)的時間也大輻縮短，從6個月縮短到1個月，重量從以前的一個包60公斤降到了40公斤。這是整個的數(shù)據(jù)對比，材料強度、抗拉強度、斷裂伸長度等還有不同程度的提升。這是結(jié)構(gòu)差異和不同的可靠性的數(shù)據(jù)分析。通過這種分析大家可以看到，擠壓鋁型電池的殼輕量化效果明顯，開發(fā)周期短，投資最小，并且生產(chǎn)效率高、成本低，所以現(xiàn)在從今年開始全面轉(zhuǎn)換成這樣一個產(chǎn)品的設(shè)計思路。

　　我的報告就到這里，普萊德目標(biāo)是成為全球最好的PACK公司，我們一起在這方面努力，當(dāng)然，有些地方，我們的進步還不夠快，同時也在向同行學(xué)習(xí)，加速我們的進步。我們將堅定不移向全球一流的PACK公司邁進! 感謝百人會提供應(yīng)這個機會與大家進行交流與分享，謝謝大家!