戈尔科技陈恩泽：电池包创新解决方案----低压防护

新能源汽车补贴政策从2016年开始退坡，同时提出动力电池高能量密度路线。近期接二连三的电动车自燃事件，引发了大众对于电动车安全的进一步关注。7月5日，由盖世汽车主办的2019新能源动力电池安全技术论坛在上海举行，戈尔科技亚太区市场高级经理陈恩泽就电池包创新解决方案进行了主题演讲，内容如下：

陈恩泽：

新能源汽车里，动力电池从电芯到模组到电池包，电池包关系到整个新能源车续航历程和安全性。戈尔电池包空间更小，做了大量工艺上的投入。   

在介绍开始之前，我想做一个小小的调查，不知道有多少的嘉宾，有听说过戈尔公司的？有了解过戈尔公司的？非常的少，寥寥无几，那说明我今天来对了，今天应该和大家好好介绍、分享一下。再问一下，有多少的朋友，有听说过一个叫Gore-Tex面料的产品，喜欢户外运动的朋友有没有？比刚才要多很多。      

很多的嘉宾和朋友不是了解戈尔公司，先介绍一下，戈尔公司是1958年创立在美国公司，由戈尔夫妇创立的一家私人企业。到今天正好61年的时间，戈尔公司实际上是一家基于含氟聚合物，尤其是膨体聚四氟乙烯这种特殊材料，可以叫材料应用解决方案的科技公司，所以我们是基于特种材料的终端解决方案企业。

经过60年发展，已经成长成为一家全球性企业，在全国范围内已经有超过一万名的同事，去年年销售额是37亿美元，是一家中等的跨国公司。戈尔公司由于独特的、宽松的工作环境，把员工体验放在首位的企业文化，所以连续数十年获得“全球百家最佳工作场所”的称号，连续20年获得这样一个称号，正是基于这样的工作环境和企业文化，使得我们公司的同事、伙伴们，把产品和技术放在第一位，致力于开发最好的产品，不求最大，但求做的更好。

同时，我们坚持适用性原则，确保产品和技术，真正适用终端客户的应用需求。我们常常说最好的不一定是最合适你的，而合适你的不一定是最好的。而我们的目标是让最好的技术和产品，同样成为最适合你的技术和产品，正因为如此我们可以自豪的说我们是一家尽管规模不是那么大，但是我们是一家全球领先的科技创新企业。

我们的专长是含氟聚合物和膨体聚四氟乙烯为主的材料解决方案，这个独特的材料可以应用在非常广阔的应用领域，包括汽车行业在内的各种工业领域，以及刚才提出的户外运动品中鼎鼎大名的Gore-Tex面料，以及可以用在植入人体的各种人工血管，各种心脏和动脉支架。

那么戈尔的产品，不光可以保护人体的心脏，也能保护汽车的心脏。戈尔的产品应用方案，应用在汽车行业历史已经有好几十年的历史。

前几天刚刚参加全球新能源汽车大会，我们感受到汽车的电动化趋势大势所趋，而且是必将快节奏到来。可以说，未来的汽车，零部件，关键组成部门，现在更多的是机械的，主要是机械零件组成为主。慢慢过渡到以电子元器件组成为主，未来的汽车更多是移动机器转变为移动的电器。既然是电器，对环境的敏感性就更高，对水、外界温度、压力的变化会更加的敏感。

那么必须有更好的防护措施，而戈尔的专长是提供各种的汽车防护的解决方案，就像我们的Gore-Tex面料一样，我们可以保障我们的人在恶劣的环境当中始终处在最舒适最安全的状况，可以应对各种户外极端情况的挑战，同样我们的汽车防护产品可以保障我们的汽车、电子元器件在各种恶劣环境中依然可以稳定有效的运行。

我们现有的一些汽车应用相关，特别是新能源汽车相关的应用解决方案，主要是防水透气的产品，可以用来保护汽车电子元器件，同时可以平衡元器件里面的压力，让汽车里面的各种电子元器件可以使用寿命更长，更耐久。

戈尔有什么样的产品和创新解决方案用在新能源汽车产品动力电池上？接下来跟大家分享的戈尔全新的我们叫做电池包低压防护产品，英文叫做Low pressure evacuation vent  LPEV，这样的一个创新电池包防护产品，可以使得电池包的设计更加灵活、自由，同时让整个电动汽车动力电池运行更可靠更持久。

无论是主机厂还是电池包的集成制造商，现在都在致力于生产尺寸更小，重量更轻的电池包的同时，可以使里面的元器件有更好的保护，避免受到恶劣环境的侵害。比如说水、车用液体，灰尘以及各种污物，同时要管理好各种驾驶条件下的故障的发生，或者是单个电池和模组热失控的影响。基于应对这些挑战，未来电池的设计可以支持电动车跑得更远，跑的更持久。

现在主机厂和电池包的系统集成制造商有了新的选择，就是有了一个小小的低压防护产品，有了这么一个小小的神器可以让我们的电池包设计更加灵活自由，那么它到底是怎么样一个小小的神器呢？

本质上讲，戈尔的低压产品是有膜法的膜阀，第一个是膜是薄膜的膜，就是戈尔独特的以膨体聚四氟乙烯特种材料制造的一个薄膜，而且是柔性的弹性的一个薄膜。

第二个是膜阀的阀，是阀门的意思，保护电池包防水、透气、平衡压力，以及可以保持电池包低压的一个透气阀或者是呼吸阀。

我们的产品有两大主要的亮点，首先是用特种的膨体聚四氟乙烯的柔性透气膜，在目前汽车电子很多部件上面都有因为为了防水和平衡压力，都有安装透气阀或者是呼吸阀，而这个透气阀和呼吸阀往往就是用了传统意义上的膨体聚四氟乙烯这种材料，因为这种材料它有非常独特的特点：

一方面可以防水，耐水压非常的高，同时独特的微观结构，可以让透气量也非常大，所以是非常适合做这样的一个透气和呼吸的一个装置，可以让这个元器件在很好的保护的同时可以迅速的平衡内外压力，让密封可以长期可靠有效，但是因为膨体聚四氟乙烯它独特的特性，是不能够伸缩的，它是没有弹性的，只能是以固定的形态固定在电子元器件上面，但是戈尔最新的创新解决方案就是用独特的3D折叠的技术，可以让这个没有弹性的透气膜变得有弹性，可以扩张也可以收缩，而且这个扩张和收缩可以重复上千次，上万次，这是我们产品第一个亮点，一个独特的透气膜，同时这个膜本身仍然具备传统透气和呼吸膜防水透气和平衡压力的功能。

另外，并不是单单卖膜，我们的产品是一个膜和塑料结构的组成，这个塑料结构实际上也是专利设计，里面有非常独特的内部结构设计，使得柔性膜发挥独特的作用。

那么独特的结构设计有什么样的好处？可以使得当电子元器件特别是我们的电池包内部压力达到一定的水准，其实也不是特别大，稍微偏高，2.5kPa的时候，这个装置就会打开产生这个旁路，可以让电池包内外迅速连成通路，可以让里面产生的压力快速释放，同时由于柔性膜的特点，压力释放完以后可以迅速的回复到原状，继续起到常规的透气防护的一个功能，所以我们的解决方案是集合了传统防水透气阀，以及可以在过压的情况下，保护电子元器件免受压力侵害的一个二合一的一个装置。

剖面图可以看到，一个连接进入电池包腔体的嵌入螺纹有一个孔洞，孔洞上覆盖了戈尔独特的膨体聚四氟乙烯柔性薄膜，这个薄膜具有传统的透气膜的优势，它可以防水，防尘、防污，同时有非常大的透气量，所以它可以快速的平衡内外的压力，所以它具备常规的透气功能。

同时由于这个柔性膜的特点，当内部产生过压大于2.5kPa的时候，柔性膜就像气球一样可以鼓起来，可以撑开，通过这个结构的设计，迅速产生两个旁路地让电池包内部、外部建立了气体通道，这个通道气流两非常大，可以快速的将腔体内的过大压力快速释放掉，释放完毕以后，这个柔性膜就可以迅速的恢复原状，重新恢复到紧贴这个孔洞的这个状态，继续对电池包内部的关键电子元器件起到保护的作用，所以这是一个独特的设计，关键就是这个柔性的，可以伸缩的透气薄膜，这个薄膜是戈尔的专利，也可以说是全球唯一一个拥有这种功能的可以伸缩的透气薄膜产品。

低压防护产品或者叫拥有膜法的膜阀，可以满足汽车在不同的驾驶条件下的使用，在正常驾驶条件下，电池包内部的压力是很均衡的，也比较稳定，那么在严苛的驾驶条件下，电池包在急加速、急减速或者是在海拔以及温度发生巨大变化的时候，我们的产品也可以保证电池包的稳定运行。

值得一提的是，当电池包里面的电芯，模组发生热失控的时候，以及在整个系统发生热扩散，我们的产品仍然有独特的保护功能，可以让我们的电池包处在稳定的运行状态。

为什么这么一个小小装置可以起到这么大的作用？在正常驾驶条件下，的产品所起的作用是常规透气功能，不需要管理过压，因为里面的压力并没有扩大，是很均衡的，所以能够为敏感的电子元器件提供可靠的防护，当这个严苛的驾驶条件产生的时候，当电池包的过压产生的时候，可以开启打开旁路的功能，可以保障电池包没有过压，电池包始终处于低压状态。同时当这个单个电池或者是模块发生热失控的时候，常规的控制功能已经无法满足对电池包功能保护的作用，所以必须要依靠我们的个过压保护的功能让这个电池包内热失控电芯模组产生的有害气体或者是压力，能够迅速的释放，那么从而为敏感电子元器件提供保护。

当整个系统发生热失控的时候，这个时候电池包的温度急剧的增加，压力也急剧的增加，产生大量的有害气体，那么这个时候我们的产品还设计了一个薄弱点，当温度升高的时候，在这个薄弱点上面，会快速的熔化，使整个的膜阀快速的脱落，使电池包快速形成一个较大的孔洞然后能够一次性快速的排出因为热失控所产生的这个压力以及有毒的气体，从而让我们的驾驶员和乘客能够安全的撤离我们热失控的这个车辆，所以这是我们的低压防护保证的独特之处。

最后回顾一下产品的基本特性，由于拥有防水透气膜，具备传统的防水透气的功能，透气量是在1.2kPa的压力情况下，每小时有35升的透气量，作为一个塑料薄膜，这是一个非常大的透气量。

在紧急情况下，因为柔性可以扩张的功能，产生旁路可以带来每小时三万升的一个透气量，这可以非常快速的排泄掉当热失控或者是压力过大的时候，电池包内的压力，使这个电池始终处于低压的状态。

同时，防水能力也非常强，在30kPa的情况下，可以支撑30秒钟而没有水的进入，同时这个膨体聚四氟乙烯的材料它是一个特种的高分子的材料，它在非常宽泛的温度范围内都将保持它的功能，在零下40度到正90度的这个区间内，弹性、透气、防水的功能都将得到很好的保持，这是膨体聚四氟乙烯材料的一个独特之处。这个温度范围可以说满足了几乎所有的汽车驾驶的场景。

最后，因为是车用的，所以它的整个材料，整个部件的阻燃等级也非常高，达到UL94V0的个阻燃等级。

总结一下，正是因为独特的带有柔性薄膜的特殊工程设计的低压防护产品，LPEV  Low pressure evacuation vent，我们产品对电池包提供可靠的零部件的防护，同时还有一个更重要，或者是说让大家眼前一亮的独特的价值，因为我们的产品可以让电池包内部始终处于低压状态，那么就对我们的电池包的设计带来了更多的想象空间，现在我们的电池包通常是用金属或者是复合材料，为了达到一定的强度，或者是为了抵挡、支撑电池包内较大的压力的要求，所以往往用金属或者是复合材料并且有一定的厚度，那么如果说有这样的低压保护装置，可以让电池包内部始终处在非常低的压力状态，我们说低于2.5kPa这样的一个低的压力的状态，是不是我们就可以选用更轻质的，可以选用更薄的材料来做这个电池包呢？因为压力在低压范围，无需通过电池包的壳体来支撑内部压力，这样是不是可以让电池包设计更加灵活呢？我相信这将是无论是主机厂还是电池包商的无限的想象空间，我们在电池包低压防护产品让我们未来的设计更加灵活、自由。

这个产品是戈尔的创新产品，今年5月份刚刚在德国的斯图加特电池展上全球首发，首发以后很多主机厂，特别是欧洲企业有非常大的关注和青睐。今天借着盖世汽车论坛的特殊场合，也是第一次对中国的客户做详细的介绍。

我们相信，和各位业界的同仁一起努力，可以为中国的新能源汽车的技术进步，共享既是小小，同时也是大大的贡献，让我们的电池包更加的耐久、安全。

问答：

问：首先看到戈尔在电池包这块的创新，我是第一次看到，所谓的柔性透气膜，可能会在低压设计的概念下，可能会涉及到开和关的问题，我的问题是，开和关，能有多少次？因为可能涉及到寿命问题。还有这个问题现在的商业化SOP的情况大概是如何的？   

陈恩泽：柔性薄弱的次数是多少我们经过了严格的实验性测试，在不同的温度及湿度环境下薄膜不断的开启、收缩，做了上千次的重复，它的功能表现完全没有受到影响。上千次以后，暂停了这个测试，并不意味着只能收缩和回复上千次，只是因为时间关系做了上千次就结束，我们预计做上万次都是有可能的。

关于产品量产的时间表，现在已经是技术发布的阶段，我们的产品样品现在可以提供给我们的客户，也欢迎和鼓励我们的客户，潜在的客户，去实验、试用、测试我们的产品，同时给我们积极的反馈，正式的商业化产品发布时间是明年的2月份，我们SOP时间是明年2月份。相信接下来的几个月，各位的试用、验证，那么在正式项目开始的时候，我们的产品就能够供给大家。  

问：我这边有两个问题想问一下，第一个，压力值是2.5Kpa，有什么样的理由吗？因为现在看到的产品，可能是在更高的水准，15到20，2.5是属于很低的标准，想了解一下原因。第二个问题，我想了解一下个卸压阀，容量有多大，电池电量从35千瓦到甚至可能比较大的动力电池的话，90千瓦的电池也都有，随着电池的容量大，需要的防爆卸压阀数量会更多，怎么去理解这个问题？

陈恩泽：2.5确实是非常低的压力，但是这个是我们产品独特的卖点所在，我们希望通过一个只有2.5kPa可以开启的设计，让我们的电池包始终在舒适区，没有过压，在这样的情况下，可以释放电池包设计更多的灵活度，可以选择更加轻便的材料来做电池包外壳，如果提升到15或者是20，和传统的电池包比就没有什么独特的卖点了。

在4千帕的压力下，我们通过旁路（音译）的透气量可以达到30000L/h，电池包像您说的30千瓦时到90千瓦时可以到很大，那么透气量也跟我们的客户有过沟通，我们的产品设计尺寸以及透气量最大程度满足大家透气和卸压的需求，当然我们也希望，大家能够去试用我们的产品，验证我们的产品，极端情况下，如果一个不够，就装两个，当然，经过我们的测算，基本上一个就能满足大家的需求。  

问：刚才这位先生说了，一些欧洲客户对你们感兴趣，我很感兴趣，应用场景是什么样的？因为据我的理解，电芯一旦发生卸气以后，基本上整个电池包不能用了，你们的产品卖点是可以反复使用，那么欧洲厂他们是不是考虑电池包如果单个电芯出了热失控以后，会要求更换电芯，再重复使用，他们有没有提到这方面的使用场景？   

陈恩泽：不同的客户的情况会有很大的区别，取决于他们的设计和技术工程要求，有些企业、有些客户是单个电芯发生热失控以后，那么就像你说的，可能会把整个电池包给废弃掉，不能用了。但是有些设计，因为我们可以保护单个电芯当单个电芯热失控以后，为了保护其他的电池包内的电芯或模组的运行，可以通过一定的手段，切断发生问题的电芯或者是模组的部件，而保障整个电池包整体的功能仍然能够持续运行下去，这个是不同的客户有不同的技术和工程要求。所以我们也希望，这个是我增加的内容，希望和我们的客户携起手来共同验证这个可能性，当电池包发生单个电芯热失控的情况下，怎么样最大的程度，让整个电池包的功能维持下去，这样对于新能源汽车，运行维护成本以及长期的可靠性上会有很大的帮助。   

问：所谓的产品涉及到商业化，柔性透气膜，给整车的续航历程，提升多少？它的体积，能解决多少？有没有量化的数据支持产品。   

陈恩泽：我们的产品是一个全新的创新解决方案，坦率的说，这个是新能源汽车里面少见的全新的解决方案，没有前任的经验可以去让我们现在就呈现出一个量化的结果出来，说我可以让我的行驶里程增加多少，重量减少多少公斤，我们的产品给大家提供了这样一个可能性，电池包的内部压力始终保持在非常低的压力，2.5kPa我们愿意和客户一起合作，验证、实验，可以采用什么样的更轻便的材料，怎么样去缩减厚度，为整个电池包减重，从而积累出更多的量化数据，为行业所接受。

中国是全球新能源汽车的主要市场，所以我们的产品，非常重视在中国市场的应用，也非常重视在中国客户这边的实际使用体现，还是回到刚开始提到的，戈尔的一个原则，我们坚持适用性原则，我们的产品，在进行充分的工程验证之前，不会贸然的去给你提供任何的产品和技术承诺，只有在确保满足你们独特的使用场景或者是技术要求的情况下，来实现产品最大的价值，还是那句话，鼓励大家去采用、适用、验证我们的产品。