纯电动客车对动力总成需求—电池篇2017年
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充电过程燃烧 静置自燃 行驶过程燃烧
自2011年1月至2016年7月全球发生49起安全事 故，其中纯电动客车22起，全部为国内车型。
（综合网络资料、电动汽车百人会）
纯电动客车数量少，但发生安全事故数量不少；载客量大，社会影响巨大。
好的电池是动力，是正能量；差的电池是燃烧力，是负能量。
2019/2/26 5
梯次利用
用户认知：目前存在安全性差、续驶里程短、充电时间长、购买成本高等问题。
2019/2/26 3
内容提要
1 纯电动客车安全性问题 2 纯电动客车性能问题 3 纯电动客车寿命问题 4 纯电动客车成本问题 5 纯电动客车开发策略
6 几点看法
2019/2/26
4
1. 纯电动客车安全性问题
1.1 任重道远
纯电动客车对动力总成的需求—电池篇
2017年5月
内容提要
1 纯电动客车安全性问题 2 纯电动客车性能问题 3 纯电动客车寿命问题 4 纯电动客车成本问题 5 纯电动客车开发策略
6 几点看法
2019/2/26
2
前提
动力电池总体要求
安全 回收 性能
成本
寿命
电化学基础
关键材料 电池设计
生产制造
系统集成
电池“闯关东”，低温是第一大难题，解决不了低温，就很难推广。
2019/2/26 11
2. 纯电动客车性能问题
2.3 轻量化
据报道， 对于纯电动 车，每降重 100kg，可 以节约电能 0.4kWh/km。 整车轻量化 与电动化、 智能化协同 发展。
来源：德国宇航中心
在保证安全的前提下，动力电池与整车轻量化，提升电能有效利用。
1. 纯电动客车安全性问题
1.2 顶层设计
车辆电气/电控系统 车辆高压系统
低压/通信接口
车 辆 底 盘 / 车 身
高压接口
车 辆 冷 却 系 统
安 装
电池 管理 系统
电气/电子系统 电 芯
冷却/ 保温 系统
动力电池系统 通风
外 部 环 境
安全性是一项系统工程，需要运营、整车、系统及电池综合设计。
2019/2/26 6
危害！
电 击 事故危害中 断及减损
绝 缘 、 接 触 防 护 失 效
燃 烧
爆 炸
危险？
电 芯 燃 烧 、 其 他 可 燃
压 力 达 到 一 定 值
危险预控 防护
危险预控防护，中断和降损有效结合， 泄压装置，避免爆炸，或降低爆炸的 强度。
构建安全控制体系，控制危险发生几率，消除 /减小事故危害。
2019/2/26 7
1. 纯电动客车安全性问题
1.3 多层举措
足够的绝缘强度和有效的接触防护， 主动危险干预，针对绝缘缓慢失效， 阻止事故危害发生，保证安全裕量。 事故一旦发生，无法中断或降损。 隔绝外部触发因素散热，降低内部热 累积速度，内部组件的着火点温度阈 值足够高，导火导热装置等中断火灾 蔓延路径，阻止连锁反应阻燃材料， 降低燃烧损害，主动检测与灭火装置。
6 几点看法
2019/2/26
9
2. 纯电动客车性能问题
2.1 里程焦虑
续驶里程短 充电时间长
维护保养问题多
1 2 3
整车 电池
轻量化，大幅降低负重消耗的电池电量，用于行驶更长的距离 高比能量，大幅度提高电池容量，优化系统，提高有效利用的电量
充电桩 广布式，像传统汽车加油一样便捷，发展无线充电技术
添加剂
组合
测试 分析
N
Y
先进材料 工艺技术
N
相应测 试标准
钛酸锂、镍氢快充电池
多元负极快充电池
超级电容器
利用现有成熟材料体系，设计开发具有快充性能的客车用电池。
2019/2/26 15
2. 纯电动客车性能问题
2.7 纯电动客车电池性能需求
电池 快充 能力
快充技术
单体倍率 充电能力 电气件过 流能力 系统热管 理能力 安全问题 材料倍率性能要求 其它性能的牺牲程度
设计优选
隔膜 材料
陶瓷隔膜 常规聚烯烃隔膜
自主开发
国内合作
对高比能量锂离子电池关键技术进行研究，部分核心材料自主开发。
2019/2/26 14
2. 纯电动客车性能问题
2.6 快充电池
厂家选择 目标确定 快充电池
需求分析
整车需求
材料体 系建立
隔 电 解 材料开发 液 与优选匹配 膜
正负极 试验检测能力
2019/2/26 12
2. 纯电动客车性能问题
2.4 轻量化兼顾成本
材料 超高强度钢/先 进高强度钢 铝 镁 碳纤维复合材料 价格/kg 0.8-1.5€ 3-5€ 10-20€ 40-80€ 重量减少（vs钢） 10-20% 30-50% 40-60% 60-70%
来源：Design and Manufacturing Challenges of High Strength Steel in Automotive Light Weighting 2013-01-2901 Published 11/27/2013
1. 纯电动客车安全性问题
1.4 电池安全技术
传统材料 多孔隔膜
干湿法PP、PE
新型材料 改性隔膜
无 机 陶 瓷 涂 覆 聚 合 物 涂 覆
未来方向 两者融合
各种功能型添 加剂，如阻燃、 成膜添加剂等
隔膜 材料
三层复合隔膜
其他多孔膜……
静 纺 纤 维 布
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
新型快离子导
体及锂盐 凝胶聚合物电 解质 复合聚合物电 解质 半固态电解质
除了解决续驶里程外，还应确立电池维护服务，切实解决用户关切。
2019/2/26 10
2. 纯电动客车性能问题
2.2 低温杀手
※
低温时，电池效率降
低，放电容量降低，内阻 增加；长时间低温, 可能 会被“冻坏”；
※
低温时，电动车续驶
里程比正常情况降低约30%， 使用成本增加约35%～45%。
综合网络，（电车之家）
轻量化材料、轻量化制造及零部件，兼顾成本，开发车身和底盘。
2019/2/26 13
2. 纯电动客车性能问题
2.5 高比能量锂电池
高容量富锂锰基 LMO;NCM;NCA
正极 材料
负极 材料
石墨类材料 钛酸锂 硅碳复合材料 传统金属箔片 柔软型集流体
关键 材料
宽电化学窗口型 高低温改善型
集流体 材料
电解液 体系
液态电解液
LiPF6型电解液
功能型电解液
高 低 温 改 善 型 宽 电 化 学 窗 口 离 子 液 体
全固 态电 解质
电解 LiClO4型电解液 液体系
其他溶质类液体
针对电池安全性问题，开发陶瓷隔膜，以及具有隔断作用的添加剂。
2019/2/26 8
内容提要
1 纯电动客车安全性问题 2 纯电动客车性能问题 3 纯电动客车寿命问题 4 纯电动客车成本问题 5 纯电动客车开发策略
自2011年1月至2016年7月全球发生49起安全事 故，其中纯电动客车22起，全部为国内车型。
（综合网络资料、电动汽车百人会）
纯电动客车数量少，但发生安全事故数量不少；载客量大，社会影响巨大。
好的电池是动力，是正能量；差的电池是燃烧力，是负能量。
2019/2/26 5
梯次利用
用户认知：目前存在安全性差、续驶里程短、充电时间长、购买成本高等问题。
2019/2/26 3
内容提要
1 纯电动客车安全性问题 2 纯电动客车性能问题 3 纯电动客车寿命问题 4 纯电动客车成本问题 5 纯电动客车开发策略
6 几点看法
2019/2/26
4
1. 纯电动客车安全性问题
1.1 任重道远
纯电动客车对动力总成的需求—电池篇
2017年5月
内容提要
1 纯电动客车安全性问题 2 纯电动客车性能问题 3 纯电动客车寿命问题 4 纯电动客车成本问题 5 纯电动客车开发策略
6 几点看法
2019/2/26
2
前提
动力电池总体要求
安全 回收 性能
成本
寿命
电化学基础
关键材料 电池设计
生产制造
系统集成
电池“闯关东”，低温是第一大难题，解决不了低温，就很难推广。
2019/2/26 11
2. 纯电动客车性能问题
2.3 轻量化
据报道， 对于纯电动 车，每降重 100kg，可 以节约电能 0.4kWh/km。 整车轻量化 与电动化、 智能化协同 发展。
来源：德国宇航中心
在保证安全的前提下，动力电池与整车轻量化，提升电能有效利用。
1. 纯电动客车安全性问题
1.2 顶层设计
车辆电气/电控系统 车辆高压系统
低压/通信接口
车 辆 底 盘 / 车 身
高压接口
车 辆 冷 却 系 统
安 装
电池 管理 系统
电气/电子系统 电 芯
冷却/ 保温 系统
动力电池系统 通风
外 部 环 境
安全性是一项系统工程，需要运营、整车、系统及电池综合设计。
2019/2/26 6
危害！
电 击 事故危害中 断及减损
绝 缘 、 接 触 防 护 失 效
燃 烧
爆 炸
危险？
电 芯 燃 烧 、 其 他 可 燃
压 力 达 到 一 定 值
危险预控 防护
危险预控防护，中断和降损有效结合， 泄压装置，避免爆炸，或降低爆炸的 强度。
构建安全控制体系，控制危险发生几率，消除 /减小事故危害。
2019/2/26 7
1. 纯电动客车安全性问题
1.3 多层举措
足够的绝缘强度和有效的接触防护， 主动危险干预，针对绝缘缓慢失效， 阻止事故危害发生，保证安全裕量。 事故一旦发生，无法中断或降损。 隔绝外部触发因素散热，降低内部热 累积速度，内部组件的着火点温度阈 值足够高，导火导热装置等中断火灾 蔓延路径，阻止连锁反应阻燃材料， 降低燃烧损害，主动检测与灭火装置。
6 几点看法
2019/2/26
9
2. 纯电动客车性能问题
2.1 里程焦虑
续驶里程短 充电时间长
维护保养问题多
1 2 3
整车 电池
轻量化，大幅降低负重消耗的电池电量，用于行驶更长的距离 高比能量，大幅度提高电池容量，优化系统，提高有效利用的电量
充电桩 广布式，像传统汽车加油一样便捷，发展无线充电技术
添加剂
组合
测试 分析
N
Y
先进材料 工艺技术
N
相应测 试标准
钛酸锂、镍氢快充电池
多元负极快充电池
超级电容器
利用现有成熟材料体系，设计开发具有快充性能的客车用电池。
2019/2/26 15
2. 纯电动客车性能问题
2.7 纯电动客车电池性能需求
电池 快充 能力
快充技术
单体倍率 充电能力 电气件过 流能力 系统热管 理能力 安全问题 材料倍率性能要求 其它性能的牺牲程度
设计优选
隔膜 材料
陶瓷隔膜 常规聚烯烃隔膜
自主开发
国内合作
对高比能量锂离子电池关键技术进行研究，部分核心材料自主开发。
2019/2/26 14
2. 纯电动客车性能问题
2.6 快充电池
厂家选择 目标确定 快充电池
需求分析
整车需求
材料体 系建立
隔 电 解 材料开发 液 与优选匹配 膜
正负极 试验检测能力
2019/2/26 12
2. 纯电动客车性能问题
2.4 轻量化兼顾成本
材料 超高强度钢/先 进高强度钢 铝 镁 碳纤维复合材料 价格/kg 0.8-1.5€ 3-5€ 10-20€ 40-80€ 重量减少（vs钢） 10-20% 30-50% 40-60% 60-70%
来源：Design and Manufacturing Challenges of High Strength Steel in Automotive Light Weighting 2013-01-2901 Published 11/27/2013
1. 纯电动客车安全性问题
1.4 电池安全技术
传统材料 多孔隔膜
干湿法PP、PE
新型材料 改性隔膜
无 机 陶 瓷 涂 覆 聚 合 物 涂 覆
未来方向 两者融合
各种功能型添 加剂，如阻燃、 成膜添加剂等
隔膜 材料
三层复合隔膜
其他多孔膜……
静 纺 纤 维 布
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
新型快离子导
体及锂盐 凝胶聚合物电 解质 复合聚合物电 解质 半固态电解质
除了解决续驶里程外，还应确立电池维护服务，切实解决用户关切。
2019/2/26 10
2. 纯电动客车性能问题
2.2 低温杀手
※
低温时，电池效率降
低，放电容量降低，内阻 增加；长时间低温, 可能 会被“冻坏”；
※
低温时，电动车续驶
里程比正常情况降低约30%， 使用成本增加约35%～45%。
综合网络，（电车之家）
轻量化材料、轻量化制造及零部件，兼顾成本，开发车身和底盘。
2019/2/26 13
2. 纯电动客车性能问题
2.5 高比能量锂电池
高容量富锂锰基 LMO;NCM;NCA
正极 材料
负极 材料
石墨类材料 钛酸锂 硅碳复合材料 传统金属箔片 柔软型集流体
关键 材料
宽电化学窗口型 高低温改善型
集流体 材料
电解液 体系
液态电解液
LiPF6型电解液
功能型电解液
高 低 温 改 善 型 宽 电 化 学 窗 口 离 子 液 体
全固 态电 解质
电解 LiClO4型电解液 液体系
其他溶质类液体
针对电池安全性问题，开发陶瓷隔膜，以及具有隔断作用的添加剂。
2019/2/26 8
内容提要
1 纯电动客车安全性问题 2 纯电动客车性能问题 3 纯电动客车寿命问题 4 纯电动客车成本问题 5 纯电动客车开发策略