奥克莱王兴国：智能消防电池安全应用，驱动绿色能源未来丨CFIC2023

10月9日，由慧聪消防网、慧聪应急产业网主办的中国消防安全产业大会在北京盛大召开。

广东奥克莱集团有限公司锂电事业部技术总监王兴国在本次大会上发表主题报告《智能消防电池安全应用，驱动绿色能源未来》。

第二部分是锂电产品的安全应用，安全应用是从四个方面：第一个就是设计验证，产品的质量、品质来源包括它的安全性，很大一部分来源于产品的验证。我们的验证用的是新验证的方式，我们从新材料、新设备、新工艺还有新模具、新人员、新产品、新场地，这七个方向进行一个验证，所以在验证的过程中可以发现一些的薄弱环节，包括设计中的一些问题，它是一个建立和确认标准的过程。

产品的特殊设计方面。针对于智能疏散，我们目前用的是一个12V的电池模组，通过智能升压，将12V升压到36V的智能升压的方式来满足新国标的要求。因为现在新国标要求都是小于36V以下、减少电芯的串联的数量。因为电压越高，它的风险的隐患也是相对来说越大。

第二个是材料选择，我们用的是磷酸铁锂的材料。刚才丁宏军主任讲的我很赞同，三元电池它的安全性确实是没有磷酸铁锂的好。首先，我们的产品全部采用的是磷酸铁锂的材料，第二个就是杜绝拆解电芯或者是梯次电芯的使用。因为智能疏散是属于安全消防最后一道保障，所以我们电池是给所有的监控设备进行供电保障的，如果电池有问题，相对来说就是一个很大的问题，所以我们从源头来杜绝它的梯次产品的利用，因为梯次电池它是有一些不可控风险的。

第三个是防护设计，防护的我们主要是采用了一个ABS外壳的设计，里面的电芯是采用了移动电芯支架，整体电池是IP65防护的等级。

第四点是BMS管理。BMS它是电池的一个管理系统，它是可以实时地采集电池的参数信息，包括我们的电压、温度、电流都可以实时监控。另外它还有一个保护装置，当检测到电池有异常、温度有异常的时候，我们的BMS能自动的切断整个回路，来防止它电池的继续恶化。还有是数据上传的监控，我们数据采集完了之后，通过数据上传的模式，来上传到我们整个的监控系统里面，从而进行远程的监控和维护的使用。

这里面就是一个锂电池，我们的锂电池按照材料来分的话，它有很多种，按照正极材料分的话有钴酸锂、锰酸锂、镍钴铝、镍钴锰、磷酸铁锂，其实镍钴铝和镍钴锰就是我们俗称的三元电池。如果按照负极就是常规的石墨材料，电解液主要是以溶剂、锂盐、六氟磷酸锂为主。

为什么用的磷酸铁锂呢？首先，磷酸铁锂的分子式是橄榄式的结构，它是最稳定的结构方式，如果是三元就是层状结构，层状结构的易塌陷，所以它的结构不是特别的稳定。磷酸铁锂通过改进的特殊材料来使它的分子式更稳定，另外的话就是通过它的一些沉淀技术来提升它的高倍率的性能。

这是我们锂电池工作原理，如果看图片的话工作原理是相对比较简单的，就是放电的过程中，从电子和铝离子，从负极镶嵌到正极的一个过程，充电是从正极游离到负极的过程。

这是我们一个对比，就是为什么用磷酸铁锂的对比。首先就是钴酸铝，钴酸铝它的电压是3.7V，相对磷酸铁锂来说，它的能量密度差不多是一样的，但是它的缺点就是循环寿命比较低，包括钴酸锂、锰酸锂都是这种特性。目前，跟常规的三元对比，虽然磷酸铁锂能量密度是低于三元电池的，但是它的循环寿命（循环指标）是远高于三元的，同时它的安全性能也是最好的。它的最大的特点就是高安全性和长寿命，这就是说为什么在前几年，在2018年、2019年，那时候很多的乘用车都是为了追求它的续航里程，用的是三元电池，因为它的能量密度比较高，现在是慢慢切换成以磷酸铁锂为主的趋势，主要原因就是它的安全性能。

这是我们的磷酸铁锂主要的技术工艺、技术路线，其实磷酸铁锂目前是有两种技术路线，一个是固相法的铁锂、一个是水热法铁锂。固相法的特点就是安全性比较高、循环寿命比较长，但是成本比较低廉。水热法的生产加工要求比较高，而且技术难度比较大，但是它起到的作用就是倍率性比较好，可以瞬间大倍率放电，还解决了低温的特性，因为大家都知道磷酸铁锂的低温特性不是特别好，通过水热法的锂电可以解决一部分的低温的特性，还有高一致性。

这个上面就是水热法和固相法生产的流程，我们可以看到水热法流程相对比固相法要多。固相法是目前常用的一种方式，它就是让所有的东西、让它进行球磨、砂磨、高温烧结。水热法是放在溶液里面进行的化学反应，达到纳米级的前驱体，再进行高温包覆烧结，最终形成的好处就是它的颗粒度比较小、相对比较均匀，但是它的生产成本是相对比较高的。

在水热法和固相法对比图中，水热法它的材料颗粒大小基本上是一致，就是很接近，所以它的产品一致性更好，同时它的循环寿命，包括倍率性能也会更好。旁边的固相法因为它的颗粒是不均匀的，有大有小，导致它的一致性就相对比较差一些，而且在放电过程中，它的隐患也是比较多的。这个曲线展示的就是通过我们水相法数据的测试，它的4C、5C、6C放电的电压曲线都是很稳定的，同时它的温升也是可以控制得很好，比如说我们4C温升，可以控制在15℃左右。

我们针对智能疏散做的产品设计是ABS外壳，里面用的磷酸铁锂水热法的电芯，包括BMS管理系统，还有给它设计了一个特殊的支架。

这是BMS，这个BMS其实我们可以看到它有温度的监控，这里面它可以监控到每一串的电芯，也可以理解为每一颗的电芯，它的温度都可以进行监控。第二个就是电压的监控，每一节的电芯、总压、电池运行状态的都可以进行监控。最后一个就是管理，就是我们监控完之后，它还有管理的功能，当检测到异常的时候，BMS要给它发出指令进行相应的管理动作。

以上介绍的是我们的产品设计，后面就是我们安全生产。我们安全生产是从我们的前端的研发、到原材料的检验、到过程的品质监控，它是是全流程的监控。这是我们自动化生产全部电芯的自动化生产。全过程的质量监控方面，针对于每一个不同的工序，我们是有专门沟通的群，我们随时质量监控、数据等会在群里面进行公布和分享，做到全程的过程监控。

最后一点是我们的应用风险控制，锂电池的应用，我们要杜绝三个问题，就是过充过放和物理冲击，因为锂电池它最大的问题就是怕热失效，而热失效的来源就是过充、过放和物理冲击，所以在应用端一定要避免这个问题，那我们BMS起到的作用就是防止过充和过放。

以上是我们奥克莱的介绍及交流，谢谢。