煙臺(tái)市開發(fā)區(qū)黃河路270號(hào)，是創(chuàng)為新能源的辦公場(chǎng)地。2年前，由于業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，創(chuàng)為新能源從一座小工業(yè)園里遷居于此。
2015年張立磊帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建這家公司，憑借對(duì)趨勢(shì)的把握，趕上了一個(gè)時(shí)代的風(fēng)口，就是鋰電大潮的到來。鋰電池相繼在商用車、乘用車規(guī)模化應(yīng)用后，開始往電動(dòng)船舶、5G基站、數(shù)據(jù)中心、儲(chǔ)能電站、電動(dòng)自行車等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域滲透，電動(dòng)一切的時(shí)代已經(jīng)到來。
但鋰電普及并非一路坦途，安全性是鋰電的阿喀琉斯之踵，已成為全社會(huì)無法回避的問題。電池著火的事情經(jīng)常發(fā)生，不停刺激消費(fèi)者的神經(jīng)，人們不禁要問：鋰電真的靠譜嗎？
作為國內(nèi)鋰電熱失控預(yù)警及智能消防領(lǐng)域的開拓者，創(chuàng)為新能源從成立起一直聚焦在“鋰離子電池?zé)崾Э乇O(jiān)測(cè)預(yù)警和防護(hù)技術(shù)”這個(gè)細(xì)小的賽道上，在定位上與當(dāng)下絕大多數(shù)的公司相區(qū)隔。
長期以來，頭頂鋰電光環(huán)的都是寧德時(shí)代、比亞迪等獨(dú)角獸，類似創(chuàng)為這樣的“幕后英雄”并不為廣大消費(fèi)者熟知。
業(yè)界首創(chuàng)的熱失控模型
事實(shí)上，在過去5年里，煙臺(tái)創(chuàng)為自主研發(fā)的動(dòng)力電池?zé)崾Э乇O(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)已成功為新能源汽車配套電池箱火災(zāi)防控裝置30余萬套，自動(dòng)檢測(cè)百余起電池?zé)崾鹿?，從電池漏液監(jiān)測(cè)，到電池?zé)崾Э?，到箱?nèi)起火自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警滅火，煙臺(tái)創(chuàng)為將百余起起隱患事故扼殺于萌芽的“溫床”，從無一起漏報(bào)誤報(bào)，引領(lǐng)了動(dòng)力電池火災(zāi)熱失控技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。
在這背后，讓創(chuàng)為引以為傲的是其在業(yè)界首創(chuàng)的鋰電池?zé)崾Э啬Ｐ?。在?chuàng)為看來，電池內(nèi)部的熱失控是引發(fā)電池自燃、發(fā)生大面積事故的一個(gè)核心原因，而行業(yè)對(duì)電池?zé)崾Э貢?huì)產(chǎn)生什么樣的危害并沒有充分認(rèn)識(shí)和相應(yīng)重視。
鋰電池作為一個(gè)巨大的能量體，如何將安全化變被動(dòng)為主動(dòng)？是創(chuàng)為研發(fā)部門一直在思考的問題。這個(gè)團(tuán)隊(duì)由化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等多個(gè)專業(yè)背景混搭而成，通過大量的電池?zé)崾Э卦囼?yàn)來測(cè)試各種廠家不同類型電池在相同或不同情況下的熱失控反應(yīng)，來尋找鋰電池?zé)崾Э氐脑搭^。
在創(chuàng)為新能源的實(shí)驗(yàn)室里，擺滿了做過實(shí)驗(yàn)的廢舊電池?！拔覀兠總€(gè)月做實(shí)驗(yàn)的電芯都在100KWh以上。”煙臺(tái)創(chuàng)為新能源科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)趙怡鋒介紹說。
創(chuàng)為實(shí)驗(yàn)室里的廢舊電池
長年累月的實(shí)驗(yàn)過程是非常寶貴的財(cái)富，針對(duì)電池外部短路、內(nèi)部短路以及最終熱失控反應(yīng)，創(chuàng)為通過歸納熱失控導(dǎo)致的各種變量之間的內(nèi)在關(guān)系，最終形成精確的建模仿真，再利用上述的仿真技術(shù)和算法，及時(shí)實(shí)現(xiàn)電池火災(zāi)隱患的早期預(yù)警和智能控制。
創(chuàng)為新能源總工李明明告訴“儲(chǔ)能100人”，相比傳統(tǒng)消防企業(yè)，創(chuàng)為更加重視早期預(yù)警的重要性。“如果電池一旦形成熱蔓延或者熱擴(kuò)散以后，再進(jìn)行安全消防已經(jīng)是非常滯后了?！?
創(chuàng)為的拳頭產(chǎn)品鋰電熱失控探測(cè)控制器
一般來說，電池內(nèi)部某個(gè)電芯的熱失控，往往遠(yuǎn)早于發(fā)現(xiàn)車輛自燃的時(shí)間。第一塊電芯熱失控的火種會(huì)在將近半小時(shí)內(nèi)蔓延至整個(gè)電池包，并逐漸造成車輛自燃。由于沒有良好的監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)，車輛往往無法快速對(duì)其余電池組進(jìn)行降溫保護(hù)，也無法聯(lián)網(wǎng)通知消防部門及車主，最終造成巨大的損失。
創(chuàng)為的研究表明，熱事故前期，電池內(nèi)部及溫度變化非常緩慢，多是電解液泄露與少量氣體狀態(tài)，肉眼是無法發(fā)現(xiàn)的；第二階段是肉眼可觀測(cè)范圍，有大量的煙霧或者是白色氣體冒出；第三階段是溫度和聲覺可感知狀態(tài)，溫度急劇升高，最終起火爆炸。
要想實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地預(yù)警，首先，傳感器應(yīng)用必不可少，創(chuàng)為在探測(cè)器內(nèi)部安裝了多種傳感器，對(duì)電池Pack內(nèi)部VOC氣體、CO、煙霧、溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，大量的數(shù)據(jù)是預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)；其次，算法是一切的核心，創(chuàng)為采用的火災(zāi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這種算法是一種多參數(shù)的復(fù)合運(yùn)算，基于不同的電池和場(chǎng)景，進(jìn)行分層預(yù)警，最終的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器自學(xué)習(xí)。
目前，創(chuàng)為新能源的鋰電探測(cè)控制器已經(jīng)更新至第四代，在產(chǎn)品重量和體積上僅為原來的三分之一。根據(jù)電池包不同的表征狀態(tài)，創(chuàng)為的預(yù)警系統(tǒng)可以按嚴(yán)重程度分級(jí)來提醒操作人員采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。在極端嚴(yán)重的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)強(qiáng)制啟動(dòng)滅火裝置對(duì)電池組進(jìn)行淹沒式火災(zāi)抑制。
延伸、演進(jìn)與一體化
安全是一個(gè)系統(tǒng)性的工作，以“鋰電池?zé)崾Э啬Ｐ汀睘楹诵模瑒?chuàng)為正將自身的業(yè)務(wù)進(jìn)行橫向縱向延伸。
熱失控的因素有很多，”幫兇”之一便是溫度。電池的習(xí)性與人相似，它既受不了太熱，也不喜歡太冷，最適宜的工作溫度在10-30°C之間。
基于自身多年對(duì)電池的了解，創(chuàng)為于今年正式切入電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域，其研發(fā)的液冷式熱管理系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)中投放應(yīng)用。
“熱管理的行業(yè)瓶頸不是空調(diào)系統(tǒng)，而是電控集成模塊的控制邏輯以及技術(shù)成熟度。”在趙怡鋒看來，創(chuàng)為的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其核心技術(shù)可以通過壓縮、散熱、節(jié)流、吸熱過程調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)多模式互換，滿足電池不同狀態(tài)、不同環(huán)境的安全需求。
創(chuàng)為于2020年正式切入熱管理領(lǐng)域，圖為新產(chǎn)品液冷式熱管理系統(tǒng)
更重要的是，基于熱失控技術(shù)創(chuàng)新，它可以與原有的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)完美結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障自檢、安全保護(hù)、智能故障反饋，為客戶提供一體化的解決方案。
消防常常被譽(yù)為是安全的最后一道防線，如果發(fā)生火災(zāi)，必須要有有效的措施將火撲滅。目前行業(yè)采用的滅火劑主要有七氟丙烷、全氟己酮等，但當(dāng)下不同容量、不同體系的電芯配置的滅火劑量基本沒有差別。
與其他火災(zāi)相比，鋰電池火災(zāi)有著與眾不同的特點(diǎn)，撲滅非常困難。不管是七氟丙烷還是全氟己酮，只能撲滅鋰電池表面明火，由于電池箱本體結(jié)構(gòu)，即使電池箱外部明火被熄滅，電池箱內(nèi)部的仍然發(fā)著燒，極易復(fù)燃。鋰電池一旦復(fù)燃，多數(shù)情況下也只能束手無策。
大量的實(shí)驗(yàn)證明，只有利用大量的水進(jìn)入電池PACK內(nèi)部進(jìn)行持續(xù)降溫，才能徹底滅火。破解的難題在于，受制于電池箱的安裝車體位置的局限，外部消防水源無法直達(dá)電池箱內(nèi)部。
創(chuàng)為的新產(chǎn)品水消防專用智能接入裝置，利用原有的消防通道與外部的水源連接
目前，創(chuàng)為已經(jīng)找到了徹底解決新能源客車復(fù)燃的滅火方案，研發(fā)出了消防專用智能接入裝置，利用原有的消防通道與外部的水源連接，一旦發(fā)生電池冒煙起火，裝置立即自動(dòng)顯示起火電池的位置并打開通道，接入水源，對(duì)電動(dòng)客車動(dòng)力鋰離子電池箱的火災(zāi)進(jìn)行持續(xù)抑制，實(shí)現(xiàn)徹底滅火。
2020年5月份，工業(yè)和信息化部組織制定了《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》《電動(dòng)汽車安全要求》和《電動(dòng)客車安全要求》三項(xiàng)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，這三項(xiàng)強(qiáng)標(biāo)增加了對(duì)電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)熱事件報(bào)警信號(hào)的要求，明確要在事故發(fā)生五分鐘前，給駕乘人員發(fā)出安全預(yù)警信號(hào)，在電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)要在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘車人員預(yù)留安全逃生時(shí)間。
這些新規(guī)為創(chuàng)為的預(yù)警和消防產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。李明明表示，公司正在發(fā)力攻克“三元系電池”預(yù)警難題，與國內(nèi)知名大學(xué)專家聯(lián)合組建了創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，主要針對(duì)三元電池進(jìn)行熱失控監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究。
和鐵鋰體系不同的是，三元正極材料易發(fā)生分解反應(yīng)、釋氧，會(huì)更加快速地發(fā)生熱失控。如果將這一問題攻克，無疑將進(jìn)一步擴(kuò)大公司新能源乘用車電池箱專用的自動(dòng)滅火裝置市場(chǎng)份額。
“儲(chǔ)能電池隨著行業(yè)的拓展，它的應(yīng)用場(chǎng)景越來越多，我們將堅(jiān)定不移地聚焦在儲(chǔ)能安全上，希望有鋰電池的地方就有創(chuàng)為。”李明明最后說。
