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羲源创新科技:材料黑科技将颠覆新能源汽车

发布时间:2019-09-02 10:06:33   编辑:移动互联网   阅读次数:

  从泥瓦砖木,到铜铁铝钢,再到碳纤维、石墨烯,新材料技术的突破,将带来新一轮产业革命,改变我们所处世界的属性。当新能源汽车与材料黑科技碰撞,将产生怎样的火花?专注高性能材料的羲源创新科技给出了令人眼前一亮的方案,将具有极佳减震吸能效果的逆势安全系统应用于锂电池防护和车身结构,安全性及轻量化程度均可大幅提升。

  近日,羲源创新科技联合创始人、CEO刘涛,详细解析羲源独特的逆势安全系统技术及应用前景。刘涛表示,借助多功能材料的发展,能使电池安全达到一个新的高度,从而突破电动汽车轻量化和续航里程的现有局限,也为电动汽车整车设计革新提供了无限的可能性。

  深厚技术积累

  纳米材料被认为是一种革命性材料,在通常应用中,对纳米精度的微加工技术要求颇高,成本高昂,因此难以快速实现大规模应用。但羲源对纳米材料的研发及应用理念独具创新,并不纠结于微观层次的制备和应用,而是通过天然矿石等加工成纳米材料,宏观上利用其孔洞结构来实现减震吸能,材料和工艺成本都能大幅降低。

  据刘涛介绍,羲源创新科技研发的逆势安全系统,是将特有的纳米多孔材料与功能流体复配,形成纳米复合材料的结构和体系。具体的工作原理是,将材料加工成需要的结构,应用于各个场景,在受到能量冲击后,包裹在纳米材料周围的功能流体向纳米孔洞中扩散,纳米复合材料的巨大比表面积和约束性,能在宏观层次应用时,将冲击震动等有害动能转化为相对无害的热能、界面能和自由能,起到减震缓冲的作用。

  值得一提的是,羲源创新科技的创始人兼首席科学家,美国哥伦比亚大学终身教授陈曦博士,是国际上公认的力学界新一代领军人物之一,囊括业界所有青年科学家大奖,国内最年轻的长江学者和千人计划学者之一。他首创的逆势安全系统已在美国研发近五年时间,计划在国内实现科研成果的产业化,也由此促成羲源这家以研究开发、研制订制和推广应用高性能先进材料为主的高科技公司的成立。目前公司已有二十多人的团队,其中大部分都是专业技术人才,研发及生产工作主要在西安研发中心进行,本次第一电动拜访的是羲源公司北京总部,团队则主要负责商务推广、减震方案定制等。

  改造锂电池被动安全

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  逆势安全系统的减震特性在诸多领域均有良好的应用前景。而羲源创新科技瞄准的重点是改造电动汽车行业的被动安全,初步主要针对电动汽车锂电池防护。

  中国新能源汽车飞速发展的同时,电池安全问题却不容忽视,电池质量、过充过放、线路老化等都是起火事故的主要影响因素,刘涛指出,上述问题可以通过电池生产工艺优化和电控等技术不断提升来解决。除去这些原因,电动汽车在道路上的事故90%是由于车辆碰撞造成,因此,提高电池的碰撞防护至关重要。

  “与其在电池碰撞后再解决短路、热失控的问题,不如在源头就对电池做好防护。”刘涛表示。因此羲源将具有减震作用的逆势安全系统应用在新能源汽车电池组上,可以在车辆发生碰撞后,降低冲击力对电池的影响,电池的塑性应变值和峰值应力最大可降低60%,极大减少因电池变形引起的短路、热失控风险。

  目前羲源第一步是在现有车型的电池包产品上,以“打补丁”方式加入逆势安全系统。据刘涛介绍,羲源与新能源整车企业正在合作测试。相比其他材料,逆势安全系统的装载对原电池包增加的重量、成本均不超过1%,并且是在电池包无需大幅修改的前提下实现低成本高防护。近期,相关的产品开发和计算机仿真设计都已经结束,正在上海机动车检测中心进行车辆碰撞实验。

  第二阶段羲源将联合整车厂、电池企业,参与电池系统的研发设计阶段,根据不同的结构提供定制化防护解决方案。除了电池包的安全防护,逆势安全系统还可以应用于车身结构,最大加速度和最大变形量降低可达60%和43%左右,提高防碰撞性能,保护电池和乘客安全,并且可减少车身缓冲空间设计,减轻车身重量,降低车辆成本。

  据预测,到2020年,新能源汽车减震系统的市场规模有望达到30-50亿元。逆势纳米材料单位质量的能量缓冲密度远高于传统材料,而成本和重量都相对更低,有非常好的应用前景。目前羲源已形成纳米材料制备、逆势安全结构优化、以及系统解决方案提供三大核心技术,获得多项专利。“这些技术都有很高的门槛,羲源从材料制备到整体方案制定能提供体系化服务,这是我们核心竞争力所在。”刘涛如是表示。

  电动汽车 2.0 和 3.0

  羲源现阶段的目标是实现最安全的电池系统防护,打造电极材料、电池软包外壳、电池组的三重安全防护:使用逆势纳米材料制作电池模块外壳、设计电池间的多级结构、以及在电池内部的正负极上负载纳米微粒,提高电池的抗冲击性能和防止短路的能力。一旦将电池安全防护做到极致之后,也将为电动汽车整车设计开启全新的大门。

  “如果超级电池十年内无法商业化应用,如何解决电动汽车续航里程、轻量化、安全等一系列问题?”刘涛抛出了这样一个设定,并提出“分布式可承载电池”技术将是一种全新的路径。

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  具体来说,车身即安全电池,安全电池即车身。一台汽车全身都布满了电池:电池既可以供电,电池之间还可以相互沟通和优化;有的电池供给车联网,可以互相通讯;有的电池供娱乐系统;有的电池做动力电池。在发生碰撞事故时候,部分安全电池可以参与到吸收能量保护乘客当中来,而同时分布式电池的设计使得不会发生整车电控系统失灵的情况。这样的一个系统将成为高度集成智能化、多动能化的“电动汽车2.0”概念。

  目前,由陈曦带领的团队正在美国研发分布式可承载电池技术,以日产聆风为蓝本,可实现车身减重10%。 把车身减重部分换上电池,可提高续航里程50%左右。如果实现电池的全车分布化,最高可使电池占全车总重超过60%,续航里程提高100%以上。在安全电池的推动下,部分传统车身结构件可以被电池替代,而电池容量可以进一步增加;电池可以至少占据车身重量的60%以上,使续航里程达到800-1000公里,更好满足人们日常出行的需要,同时兼顾了汽车轻量化和安全性。

  更高阶的“电动汽车3.0”概念中,整个车身分布着电池,电像神经网一样遍布车身,每个部件都可以通过分布式电池和集成智能传感器感应周围的情况并反馈给中央电脑及时处理,优化形态,甚至可以与其他的载人工具“交流”,成为高度智能化的载人工具,优化整个交通生态系统,这将是一个全新的由多功能材料革命驱动的的蓝图。只有当材料承载实现多功能性,做到一举多用,车辆的轻量化、安全化、智能化才能够融合。而这正是引领新能源汽车的未来革命,也是羲源在材料技术及应用发展的终极方向。

  2017 年实现批量应用

  作为一家初创公司,羲源已有清晰的产业化进程目标。今年羲源将完成与2~3家车企的装载合作测试,获得逆势安全系统的验证和评价。下半年将在西安建立逆势纳米材料产线,规划满足3万套电动汽车锂电池包安全系统的配套产能,在2017年开始批量生产销售,2018年实现大批量推广应用。

  针对电动汽车2.0理念的设想,陈曦带领团队进一步研发分布式可承载电池技术,通过与整车车企合作,预计3~5年开发出工程样车。刘涛表示,羲源的业务重心仍聚焦于高性能先进材料的研发生产、方案订制和推广应用上,电动汽车轻量化、智能化等发展方向将主要通过与整车企业的合作来完成。

  在市场拓展方面,羲源与蔚来汽车、车和家、和谐富腾、威马汽车等车企已建立起初步合作,北汽、比亚迪等也在前期沟通中。电池企业方面,和比克、盟固利、华霆动力等有合作,主要在乘用车领域推广。刘涛指出,乘用车的车体结构、安全要求等方面都非常符合逆势纳米材料的应用场景。

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  羲源创新科技独特的专利技术和专业化的工作团队得到了众多投资人的青睐,目前已经获得真格基金、洪泰基金近千万元的联合天使轮投资。今年,羲源还将寻求A轮融资,加大研发生产的投入,扩充团队,以实现更快更好的发展。

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