戈爾科技陳恩澤：電池包創新解決方案-低壓防護

新能源汽車補貼政策從2016年開始退坡，同時提出動力電池高能量密度路線。近期接二連三的電動車自燃事件，引發了大眾對於電動車安全的進一步關注。7月5日，由蓋世汽車主辦的2019新能源動力電池安全技術論壇在上海舉行，戈爾科技亞太區市場高級經理陳恩澤就電池包創新解決方案進行了主題演講，內容如下：

陳恩澤：整個新能源汽車裡，特別是動力電池從電芯到模組到電池包整個產業鏈，包括整車的應用，電池包也是關係到整個新能源車續航歷程和安全性上。所以說戈爾在這一塊，特別是電池包的設立，空間更小，做了大量工藝上的投入，這個是戈爾今天想分享的一塊。?

在我們介紹開始之前，我想做一個小小的調查，不知道有多少的嘉賓，有聽說過戈爾公司的？有了解過戈爾公司的？非常的少，寥寥無幾，那說明我今天來對了，今天應該和大家好好介紹、分享一下。再問一下，有多少的朋友，有聽說過一個叫Gore-Tex面料的產品，喜歡戶外運動的朋友有沒有？比剛才要多很多。? ?

繼續剛才的介紹，首先，因為很多的嘉賓和朋友不是了解戈爾公司，先介紹一下，戈爾公司是1958年創立在美國公司，由戈爾夫婦創立的一家私人企業。到今天正好61年的時間，那麼戈爾公司實際上是一家基於含氟聚合物尤其是膨體聚四氟乙烯這種特殊材料我們可以叫材料應用解決方案的科技公司，所以我們是基於特種材料的終端解決方案的企業。

那麼我們現在經過60年發展，已經成長成為一家全球性的企業，在全國範圍內已經有超過一萬名的同事，去年年銷售額是37億美元，是一家中等的跨國公司。戈爾公司由於獨特的、寬鬆的工作環境，把員工體驗放在首位的企業文化，所以戈爾公司連續數十年獲得「全球百家最佳工作場所」的一個稱號，也就是說最適合工作的公司，連續20年獲得這樣一個稱號，正是基於這樣的工作環境和企業文化，使得我們公司的同事、夥伴們，我們叫同事叫小夥伴們，把產品和技術放在第一位，致力於開發最好的產品，不求最大，但求做的更好。

同時，我們堅持適用性原則，確保產品和技術，真正適用終端客戶的應用需求。我們常常說最好的不一定是最合適你的，而合適你的不一定是最好的。而我們的目標是讓最好的技術和產品，同樣成為最適合你的技術和產品，正因為如此我們可以自豪的說我們是一家儘管規模不是那麼大，但是我們是一家全球領先的科技創新企業。

我們的專長是含氟聚合物和膨體聚四氟乙烯為主的一個材料解決方案，那麼這個獨特的材料可以應用在非常廣闊的應用領域，包括汽車行業在內的各種工業領域，以及我剛才提出的戶外運動品中鼎鼎大名的這個Gore-Tex面料，以及可以用在植入人體的各種人工血管，各種心臟和動脈支架。

那麼戈爾的產品，不光可以保護人體的心臟，也能保護汽車的心臟。戈爾的產品應用方案，應用在汽車行業歷史已經有好幾十年的歷史。前幾天剛剛參加全球新能源汽車大會，我們感受到汽車的電動化趨勢大勢所趨，而且是必將快節奏到來。可以說，未來的汽車，零部件，關鍵組成部門，現在更多的是機械的，主要是機械零件組成為主。慢慢過渡到以電子元器件組成為主，未來的汽車更多是移動機器轉變為移動的電器。既然是電器我們都知道，對環境的敏感性就更高，對水、外界溫度、壓力的變化會更加的敏感。

那麼必須有更好的防護措施，而戈爾的專長是提供各種的汽車防護的解決方案，就像我們的Gore-Tex面料一樣，我們可以保障我們的人在惡劣的環境當中始終處在最舒適最安全的狀況，可以應對各種戶外極端情況的挑戰，同樣我們的汽車防護產品可以保障我們的汽車、電子元器件在各種惡劣環境中依然可以穩定有效的運行。在圖上可以看到的是，我們現有的一些汽車應用相關，特別是新能源汽車相關的應用解決方案，主要是防水透氣的產品，可以用來保護我們的汽車電子元器件，同時可以平衡元器件裡面的壓力，讓我們的汽車裡面的各種電子元器件可以使用壽命更長，更耐久。

那麼回到今天會議的主題：新能源汽車動力電池，戈爾有什麼樣的產品和創新解決方案用在新能源汽車產品動力電池上。接下來跟大家分享的戈爾全新的我們叫做電池包低壓防護產品，英文叫做Low pressure evacuation vent? LPEV，這樣的一個創新電池包防護產品，可以使得我們的電池包的設計更加靈活、自由，同時讓整個電動汽車動力電池運行更可靠更持久。

我們深深的了解到無論是主機廠還是電池包的集成製造商，現在都在致力於生產尺寸更小，重量更輕的電池包的同時，可以使裡面的元器件有更好的保護，避免受到惡劣環境的侵害。比如說水、車用液體，灰塵以及各種污物，同時要管理好各種駕駛條件下的故障的發生，或者是單個電池和模組熱失控的影響。基於應對這些挑戰，未來電池的設計可以支持我們的電動車跑得更遠，跑的更持久。

現在主機廠和電池包的系統集成製造商有了新的選擇，就是有了一個小小的低壓防護產品，有了這麼一個小小的神器可以讓我們的電池包設計更加靈活自由，那麼它到底是怎麼樣一個小小的神器呢？

本質上講，戈爾的低壓產品是有膜法的膜閥，第一個是膜是薄膜的膜，就是剛才我提到的戈爾獨特的以膨體聚四氟乙烯特種材料製造的一個薄膜而且是柔性的彈性的一個薄膜。第二個是膜閥的閥，是閥門的意思，保護電池包防水、透氣、平衡壓力，以及可以保持電池包低壓的一個透氣閥或者是呼吸閥。

我們的產品有兩大主要的亮點，首先是用剛才講的，用特種的膨體聚四氟乙烯的柔性的透氣膜，那麼我相信很多的工程師或者是技術專家應該都知道在目前我們的汽車電子裡面很多部件上面都有因為為了防水和平衡壓力，都有安裝透氣閥或者是呼吸閥，而這個透氣閥和呼吸閥往往就是用了傳統意義上的膨體聚四氟乙烯這種材料，因為這種材料它有非常獨特的特點，它一方面可以防水，它的耐水壓非常的高，同時它獨特的微觀結構，可以讓它的透氣量也非常大，所以是非常適合做這樣的一個透氣和呼吸的一個裝置，可以讓這個元器件在很好的保護的同時可以迅速的平衡內外的壓力，讓我們的密封可以長期可靠有效，但是因為膨體聚四氟乙烯它獨特的特性，它是不能夠伸縮的，它是沒有彈性的，它只能是以固定的形態固定在我們的電子元器件上面的，但是戈爾最新的創新解決方案就是用獨特的3D摺疊的技術可以讓這個沒有彈性的透氣膜變得有彈性，可以擴張也可以收縮，而且這個擴張和收縮可以重複上千次，上萬次，這是我們這個產品第一個亮點，一個獨特的透氣膜，同時這個膜它本身仍然具備傳統透氣和呼吸膜這個防水透氣和平衡壓力的這個功能。

另外呢我們並不是單單賣膜，我們的產品剛剛大家看到的屏幕上的圖片，是一個膜和塑料結構的組成，這個塑料結構實際上也我們的專利設計，裡面有非常獨特的內部結構，通過獨特的工程結構的設計，使得柔性膜發揮獨特的作用，後面會詳細的講到。

那麼獨特的結構設計有什麼樣的好處？可以使得當電子元器件特別是我們的電池包內部壓力達到一定的水準，其實也不是特別大，稍微偏高，2.5kPa的時候，我們這個裝置就會打開產生這個旁路，可以讓這個電池包內外迅速連成通路，可以讓裡面產生的這個的壓力快速的釋放，同時由於我們的這個柔性膜的特點，壓力釋放完以後可以迅速的回復到原狀，繼續起到常規的透氣防護的一個功能，所以我們的解決方案是集合了傳統防水透氣閥，以及可以在過壓的情況下，保護電子元器件免受壓力侵害的一個二合一的一個裝置。

看一下具體的結構，看一下圖面上的結構，這個是我們產品的一個剖面圖，可以看到這是一個連接進入電池包腔體的一個嵌入螺紋，這裡有一個孔洞，那麼孔洞上就覆蓋了戈爾獨特的膨體聚四氟乙烯的柔性薄膜，這個薄膜它具有傳統的透氣膜的一個優勢，它可以防水，防塵、防污，同時它有非常大的透氣量，所以它可以快速的平衡內外的壓力，所以它具備常規的透氣功能。同時由於它這個柔性膜的這個特點，當內部產生過壓的時候，就是在大於2.5kPa的時候，這個柔性膜就像氣球一樣它可以鼓起來，它可以撐開，那麼這樣通過我們這個結構的設計，迅速產生兩個旁路地讓電池包內部、外部建立了氣體通道，那麼這個通道氣流兩非常大，可以快速的將腔體內的過大壓力快速釋放掉，釋放完畢以後，我們這個柔性膜就可以迅速的恢復原狀，重新恢復到緊貼這個孔洞的這個狀態，繼續對電池包內部的關鍵電子元器件起到保護的作用，所以這是一個獨特的一個設計，它的關鍵就是這個柔性的，可以伸縮的透氣薄膜，這個薄膜是戈爾的專利，也可以說是全球唯一的一個擁有這種功能的可以伸縮的透氣薄膜的產品。

我們的這個叫低壓防護產品或者叫擁有膜法的膜閥它可以滿足汽車在不同的駕駛條件下面的一個使用，包括在正常駕駛條件下，那麼電池包內部的壓力是很均衡的，也是比較穩定，那麼在嚴苛的駕駛條件下，電池包在急加速、急減速或者是在海拔以及溫度發生巨大變化的時候，那麼我們的產品也可以保證我們電池包的穩定運行，這個值得一提的是，跟今天的會議主題非常貼切，當電池包裡面的電芯，模組發生熱失控的時候，以及在整個系統發生熱擴散，我們的產品仍然有獨特的保護功能，可以讓我們的電池包處在穩定的運行狀態。

這裡再詳細的講一講，為什麼這麼一個小小裝置可以起到這麼大的作用？在正常駕駛條件下，我們的產品所起的作用是常規的透氣功能，不需要管理過壓，因為裡面的壓力並沒有擴大，是很均衡的，所以它能夠為敏感的電子元器件提供可靠的防護，當這個嚴苛的駕駛條件產生的時候，當電池包的過壓產生的時候，我們可以開啟打開旁路的功能，可以保障電池包沒有過壓，電池包始終處於低壓狀態。同時當這個單個電池或者是模塊發生熱失控的時候，這個時候，常規的控制功能已經無法滿足對電池包功能保護的作用，所以必須要依靠我們的個過壓保護的功能讓這個電池包內熱失控電芯模組產生的有害氣體或者是壓力，能夠迅速的釋放，那麼從而為敏感電子元器件提供保護。

最後回顧一下產品的基本特性，可以看到我們的產品由於擁有防水透氣膜，具備傳統的防水透氣的功能，透氣量是在1.2kPa的壓力情況下，每小時有35升的透氣量，這個作為一個塑料薄膜，這是一個非常大的透氣量。另外在緊急情況下，因為柔性可以擴張的功能，它產生旁路可以帶來每小時三萬升的一個透氣量，這可以非常快速的排泄掉當熱失控或者是壓力過大的時候，電池包內的壓力，使這個電池始終處於低壓的狀態。同時，防水能力也非常強，在30kPa的情況下，可以支撐30秒鐘而沒有水的進入，同時我們這個膨體聚四氟乙烯的材料它是一個特種的高分子的材料，它在非常寬泛的溫度範圍內都將保持它的功能，在零下40度到正90度的這個區間內，它的這個彈性、透氣、防水的功能都將得到很好的保持，這是膨體聚四氟乙烯材料的一個獨特之處。這個溫度範圍可以說滿足了幾乎所有的汽車駕駛的場景。

最後，因為是車用的，所以它的整個材料，整個部件的阻燃等級也非常高，達到UL94V0的個阻燃等級。

總結一下，正是因為獨特的帶有柔性薄膜的特殊工程設計的低壓防護產品，我們的LPEV? Low pressure evacuation vent，我們產品對電池包提供可靠的零部件的防護，同時還有一個更重要，或者是說讓大家眼前一亮的獨特的價值，因為我們的產品可以讓電池包內部始終處於低壓狀態，那麼就對我們的電池包的設計帶來了更多的想像空間，現在我們的電池包通常是用金屬或者是複合材料，為了達到一定的強度，或者是為了抵擋、支撐電池包內較大的壓力的要求，所以往往用金屬或者是複合材料並且有一定的厚度，那麼如果說有這樣的低壓保護裝置，可以讓電池包內部始終處在非常低的壓力狀態，我們說低於2.5kPa這樣的一個低的壓力的狀態，是不是我們就可以選用更輕質的，可以選用更薄的材料來做這個電池包呢？因為壓力在低壓範圍，無需通過電池包的殼體來支撐內部壓力，這樣是不是可以讓電池包設計更加靈活呢？我相信這將是無論是主機廠還是電池包商的無限的想像空間，我們在電池包低壓防護產品讓我們未來的設計更加靈活、自由。

那麼我們這個產品是戈爾的創新產品，今年5月份剛剛在德國的斯圖加特電池展上全球首發，首發以後很多主機廠，特別是歐洲企業有非常大的關注和青睞。今天借著蓋世汽車論壇的特殊場合，也是第一次對中國的客戶做詳細的介紹。

今天在這個場地的裡面我們來了很多的銷售和技術專家同事，大家如果對我們的產品需要有更多細節的了解的話可以和我們的同事溝通，在旁邊我們還有一個小的會議室，大家可以在會後或者是會議前間和我們進行充分的交流。

那麼我們相信，和各位業界的同仁一起努力，可以為中國的新能源汽車的技術進步，共享既是小小，同時也是大大的貢獻，讓我們的電池包更加的耐久、安全。

因為還有一些時間，站在台上的是我們低壓防護產品全球技術專家，如果有什麼問題，可以提出，非常願意和大家溝通。

問：首先看到戈爾在電池包這塊的創新，我是第一次看到，所謂的柔性透氣膜，可能會在低壓設計的概念下，可能會涉及到開和關的問題，我的問題是，開和關，能有多少次？因為可能涉及到壽命問題。還有這個問題現在的商業化SOP的情況大概是如何的？?

陳恩澤：我們的柔性薄弱的次數是多少我們經過了嚴格的實驗性測試，在不同的溫度及濕度環境下薄膜不斷的開啟、收縮，做了上千次的重複，它的功能表現完全沒有受到影響。上千次以後，暫停了這個測試，並不意味著只能收縮和回復上千次，只是因為時間關係做了上千次就結束，我們預計做上萬次都是有可能的。

關於產品量產的時間表，現在已經是技術發布的階段，我們的產品樣品現在可以提供給我們的客戶，也歡迎和鼓勵我們的客戶，潛在的客戶，去實驗、試用、測試我們的產品，同時給我們積極的反饋，正式的商業化產品發布時間是明年的2月份，我們SOP時間是明年2月份。相信接下來的幾個月，各位的試用、驗證，那麼在正式項目開始的時候，我們的產品就能夠供給大家。

問：我這邊有兩個問題想問一下，第一個，壓力值是2.5Kpa，有什麼樣的理由嗎？因為現在看到的產品，可能是在更高的水準，15到20，2.5是屬於很低的標準，想了解一下原因。第二個問題，我想了解一下個卸壓閥，容量有多大，電池電量從35千瓦到甚至可能比較大的動力電池的話，90千瓦的電池也都有，隨著電池的容量大，需要的防爆卸壓閥數量會更多，怎麼去理解這個問題？

陳恩澤：2.5確實是非常低的壓力，但是這個是我們產品獨特的賣點所在，我們希望通過一個只有2.5kPa可以開啟的設計，讓我們的電池包始終在舒適區，沒有過壓，在這樣的情況下，可以釋放電池包設計更多的靈活度，可以選擇更加輕便的材料來做電池包外殼，如果提升到15或者是20，和傳統的電池包比就沒有什麼獨特的賣點了。

我們回頭看看剛才的產品的特性，在4千帕的壓力下，我們通過旁路（音譯）的透氣量可以達到30000L/h，電池包像您說的30千瓦時到90千瓦時可以到很大，那麼透氣量也跟我們的客戶有過溝通，我們的產品設計尺寸以及透氣量最大程度滿足大家透氣和卸壓的需求，當然我們也希望，大家能夠去試用我們的產品，驗證我們的產品，極端情況下，如果一個不夠，就裝兩個，當然，經過我們的測算，基本上一個就能滿足大家的需求。

問：剛才這位先生說了，一些歐洲客戶對你們感興趣，我很感興趣，應用場景是什麼樣的？因為據我的理解，電芯一旦發生卸氣以後，基本上整個電池包不能用了，你們的產品賣點是可以反覆使用，那麼歐洲廠他們是不是考慮電池包如果單個電芯出了熱失控以後，會要求更換電芯，再重複使用，他們有沒有提到這方面的使用場景？?

陳恩澤：不同的客戶的情況會有很大的區別，取決於他們的設計和技術工程要求，有些企業、有些客戶是單個電芯發生熱失控以後，那麼就像你說的，可能會把整個電池包給廢棄掉，不能用了。但是有些設計，因為我們可以保護單個電芯當單個電芯熱失控以後，為了保護其他的電池包內的電芯或模組的運行，可以通過一定的手段，切斷髮生問題的電芯或者是模組的部件，而保障整個電池包整體的功能仍然能夠持續運行下去，這個是不同的客戶有不同的技術和工程要求。所以我們也希望，這個是我增加的內容，希望和我們的客戶攜起手來共同驗證這個可能性，當電池包發生單個電芯熱失控的情況下，怎麼樣最大的程度，讓整個電池包的功能維持下去，這樣對於新能源汽車，運行維護成本以及長期的可靠性上會有很大的幫助。?

問：所謂的產品涉及到商業化，柔性透氣膜，給整車的續航歷程，提升多少？它的體積，能解決多少？有沒有量化的數據支持你們的產品。?

陳恩澤：我們的產品是一個全新的創新解決方案，坦率的說，這個是新能源汽車裡面少見的全新的解決方案，沒有前任的經驗可以去讓我們現在就呈現出一個量化的結果出來，說我可以讓我的行駛里程增加多少，重量減少多少公斤，我們的產品給大家提供了這樣一個可能性，電池包的內部壓力始終保持在非常低的壓力，2.5kPa我們願意和客戶一起合作，驗證、實驗，可以採用什麼樣的更輕便的材料，怎麼樣去縮減厚度，為整個電池包減重，從而積累出更多的量化數據，為行業所接受。

那麼值得一提的是，因為大家都知道，中國是全球新能源汽車的主要市場，所以我們的產品，非常重視在中國市場的應用，也非常重視在中國客戶這邊的實際使用體現，還是回到剛開始提到的，戈爾的一個原則，我們堅持適用性原則，我們的產品，在進行充分的工程驗證之前，不會貿然的去給你提供任何的產品和技術承諾，只有在確保滿足你們獨特的使用場景或者是技術要求的情況下，來實現產品最大的價值，還是那句話，鼓勵大家去採用、適用、驗證我們的產品。

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