近年来，随着离子锂电池技术日趋成熟，其应用范围也越来越广泛。在这种背下，锂离子电池在船舶上的应用也在不断提速。那么，当下船用锂离子电池性能如何？如何确保其安全？这些都是业界比较关注的问题。
锂电池的主要特性
目前主流锂离子电池主要有：钴酸锂电池、三元锂电池（镍钴锰）、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池，但不同的锂离子电池有不同的特性。钴酸锂热失控起始温度低，释放热量多，磷酸铁锂电池的热稳定性是最佳的。从安全性能方面考虑，锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池和钛酸锂电池成为动力电池重点考虑对象。但锰酸锂电池与钛酸锂电池的能量密度限制了其在动力电池中的应用。
三元锂电池由于正极材料特性，在使用过程中相对于其他锂离子电池更容易触发热失控，热失控后释放的热量多，且会释放可燃有毒气体的同时释放大量氧气，更易燃易爆，造成安全隐患。近年来，屡次发生火灾事故的特斯拉电动汽车采用的就是三元锂电池。2019年10月10日，挪威渡船公司Norled旗下“MFYtteroyningen”号客船的蓄电池室发生小型火灾事故，使用的是三元锂电池。该船制造于2006年，并于2018年改建为柴电混合动力渡船，配备了加拿大公司Corvus Energy提供的容量为1989 kWh的Corvus Orca储能系统。在事故发生后，船舶回到港口当天晚间，船上锂电池所在的地方（甲板下方的相关区域）发生了严重的气体爆炸，造成重大破坏，随后赶去事故现场灭火的12名消防员因为接触与电池有关的有害气体而被送往医院。这是一起典型的三元锂电池灭火后二次复燃导致的燃烧爆炸事故。在三元锂电池首次灭火后，虽然明火已灭，但热失控并未终止，持续释放可燃气体和氧气，积累到一定量后，随着温度的持续增高，再次复燃爆炸。
而磷酸铁锂电池中的正极材料磷酸铁锂高温稳定，较难分解，在实际使用中具有耐高温、安全稳定性强、循环性能更好的优势。
锂离子电池安全分级及防护策略
电池动力船舶根据其自身安全性特点重点需要考虑的问题有：锂离子电池自身安全性；锂离子电池温升监测与控制；锂离子电池热失控的预防和监控；锂离子电池船上布置；锂离子电池灭火有效措施；电池系统与船舶管理系统的协调。针对以上问题本文提出了蓄电池船用安全分级理念和多层安全防控策略。
首先，蓄电池本身安全性存在隐患，正常使用可能释放有毒、可燃气体或存在爆炸、鼓胀、漏液风险的蓄电池禁止船用。其次，从电池的化学特性给出蓄电池安全分级评判标准。根据热失控后的不同表现分级考虑。在热失控情况下释放氧气和有毒可燃气体，燃烧（爆炸）风险较高的蓄电池，安全等级为1；在热失控情况下仅释放有毒可燃气体，燃烧（爆炸）风险较低的蓄电池，安全等级为2。具体如表1所示。
表1 安全分级一览表
安全等级为1的蓄电池因在高温和热失控下产生大量氧气和可燃气体，为电解液的分解和燃烧提供助燃剂，且热分解在较低温度，产生热失控的概率大，一旦产生热失控造成爆炸和灭火后复燃的可能性也较大，因此必须提高防护等级；安全等级为2的蓄电池正常工作时安全可靠，热失控状态下一般只会释放白色有毒刺鼻（可燃）气体，较少产生明火，通过适当的防护可以船用。
依据以上原则，按照图1所示多层安全防控策略，在不同层级根据不同安全等级给出具体要求。通过从电芯、蓄电池模块/蓄电池包、蓄电池箱（柜）和蓄电池舱室层层防护，将锂电池的事故发生率降到最低。
图1 蓄电池船用四层防护示意图
具体的防控措施条款在指南条款中体现，此处不单独释义。
纯电池动力船舶规范标准体系
21世纪初，随着大容量蓄电池的出现，并在陆上蓬勃发展，引起了各大船级社的重视，船用蓄电池只用铅酸电池或碱性镍版型电池的要求逐渐被打破。如图2所示，给出了船用电池与各大船级社提出船用锂离子电池规范的大概时间轴。
图2 船用动力电池及其规范法规发展简史
CCS电池动力船舶规范法规体系
国内，中国船级社早在2010年左右就开始研究锂离子电池动力船舶规范标准，开展实船应用技术攻关，并将相关成果转化成规范法规。2014年，中国船级社对外发布了《太阳能光伏电池系统和磷酸铁锂电池系统检验指南》（2014）。2016年，《钢质内河船舶建造规范》（2016）将磷酸铁锂电池的技术要求纳入。2019年，《内河小型船舶检验技术规则》2019修改通报将磷酸铁锂电池的技术要求纳入；同年，《混合动力船舶检验指南》（2019）和《纯电池动力船舶检验指南》（2019）相继对外发布。相对于国外船用锂离子电池的安全技术条款，最新的《纯电池动力船舶检验指南》首次提出安全分级的理念和多层安全防护理念，有针对性地解决了不同锂离子电池船用安全防控问题。2020年，《内河船舶法定检验技术规则》（2020）将磷酸铁锂电池法定要求纳入。至此，国内基本形成了完整的纯电池动力船舶标准体系。
电池系统应用解决方案服务
在纯电池动力船舶标准体系下，CCS推出了以促进绿色船舶发展为目标的电池系统应用解决方案，致力于确保锂离子动力电池船舶的应用安全。根据客户需求，为客户量身定制船用锂电池系统储能/推进设计方案，为船舶清洁电力提供服务。具体服务如下：
1)锂离子电池的选型、容量计算方案；
2)电池管理系统控制策略；
3)锂电池舱的设计和布置；
4)清洁能源+锂电池+电力推进系统组合解决方案（混合动力）；
5)锂离子电池/超级电容+电力推进组合解决方案（纯电池动力）；
6)锂离子电池+直流母线电力推进系统解决方案；
7)集装箱式移动电源解决方案；
8)电池管理系统的认可；
9)锂离子电池产品（电芯、电池包）的认可；
10)锂电池电力推进系统的解决方案及认可。
36氪首发 | 「安易控动力」获数千万元A+轮融资，提供高安全性船舶动力系统作者 | 虞景霖
编辑 | 杨逍
近日，36氪获悉，安易控公司完成数千万元A+轮融资，投资方为深圳高新投，融资资金将用于快速拓展市场和补充公司现金流，提升供应链交付能力。
根据IMO（国际海事组织）的预警，若航运业的减排控制措施不及时落实，全球船舶碳排放量在2050 年预计将飙升150%~250%，航运业的碳排放占全球人为活动排放总量的占比将从2020年的3%增至18%。
全球超过90%的国际贸易货物量都通过海运完成，继汽车之后，船舶是第二大碳排放领域。电动化是航运脱碳重要途径。船舶电动化不仅能减少航运业的二氧化碳排放，还能减少石油泄漏对海洋牧场造成的污染。基于Clarksons、DNV等数据，安易控预测2030年船舶电池的市场或超80亿美元。
安易控总部位于深圳，是一家专注于为海洋工程、海洋交通、海洋牧场提供高安全性关键能源系统的船舶动力电池集成商。海洋工程主要包括钻井平台、风光发电平台、腹港/人工岛等，海洋交通则主要是航船，海洋牧场包括渔业养殖。
安易控参展
“船舶的使用寿命一般为25-28年，更换周期更长，油船改造成电船的成本较高，短期内电动船舶的增量主要来自全新船舶。成本是船商思考船舶是否电动化的重要考虑因素，随着电池等成本持续下降，未来旧船改造的存量市场有巨大潜力，甚至可能加速全球新能源船舶的渗透率和占用率。目前全球存量市场的新能源船舶渗透率不足1%。”安易控公司负责人梁子告诉36氪。
安易控公司的产品具有多方面优势，主要体现高安全性、高能量密度、高性价比以及长寿命。安易控的产品售价较海外竞争对手低20%-30%， 能量密度则高于竞争对手10%-20%，系统集成度高，维护成本低，使用寿命长，可以大大提高客户投资收益，推动潜在存量市场电动化改造。
此外，安易控交付能力强，产品的交付周期相比于海外竞争对手缩短将近一半，同时高效快速的客户响应和服务使安易控在市场上有非常好的客户粘度。
在电芯体系方面，安易控将中国的磷酸铁锂电芯推广到大型电动船舶应用的公司，较欧美主流的三元电池体系性价比更高。
完善的供应链体系是安易控公司持续降本的重要原因。安易控与国内头部电芯制造商达成合作，保证优质电芯的供应。
2023年7月初，安易控的珠海工厂全面投产，排除外包成本后产品的综合成本进一步降低。该自动化生产线目前年产能可达300MWh, 后期可扩展到GWh生产线来满足船舶电动化市场的快速发展。自动化产线的运行可以进一步提供产品质量控制，为客户提供更高品质、更低价格的产品。
安易控自动化产线
安全性是电池的首要要求，当前，行业内的电池系统普遍只有一级防热失控设计，即BMS过温过压报警功能，安易控在此基础上采用了四级防热失控设计。
电池包内置的消防系统作为第二级防护，能对发生热失控的电池包进行靶向处理，针对发生故障的电池包进行单包处理，防止其影响整个系统。第三级是完全独立于BMS软件系统的硬件保护，能在BMS故障时维护系统安全。第四级防护为全球云数据监控系统，降低运维成本的同时提高系统使用寿命。
电池的安全性问题主要表现为过充过放造成的热失控，针对此问题，安易控自主开发建立了基于卡尔曼滤波（通过测量电池的电压和电流估计电池数据）的准确电芯模型，获得每个电芯超高精度的SOC（State Of Charge，荷电状态）数据，并将这些数据用于系统运维，避免电池过充过放的发生，提升电池使用寿命。
产品技术路线的不断迭代离不开产业经验丰富的研发团队。公司创始人Chris Kruger曾先后担任Corvus、PBES两家公司CTO，被誉为“船舶动力系统第一人”，所参与设计研发的电池系统结构的事故发生率为0。公司COO胡志敏曾就职于国内新能源动力电池系统集成商锐深，在新能源船舶设计方面具有丰富经验和案例。
安易控公司负责人梁子告诉36氪：“国内市场和国外市场的船舶动力集成商具有不同特点。海外市场更商业化，更多以商业客户的需求为主，且海外客户回款快、订单执行力较强，如瓦锡兰、Fjord Maritime, ABB、西门子等是公司目前的主要客户。国内市场更像八九年前的电动车市场起步阶段，市场期待更好的政策推动和支持，不少项目是试点示范项目，总体体量尚未放量，安易控在2022年就已在规划国内市场的合作布局, 以香港维多利亚港船舶电动化为抓手，打造湾区环城、城际、岛屿间新能源船舶电动化示范区，完成公司“两江一湾”市场布局。”
自2018年创立到2021年期间，安易控团队潜心船舶电池的研发工作，所开发的船用电池系统于2020年通过DNV测试。2021年，公司产品获得DNV型式认证，是中国第一家完成该认证的公司。2022年起，公司开始产品的批量生产，并成为瓦锡兰的全球战略合作伙伴。目前公司又陆续获得BV、LR、RINA、CRS等多个国家船级社认证。 2022年，安易控向欧洲客户交付共计100套产品，预计2023年订单量将达70MWh。
DNV全称为Det Norske Veritas，即挪威船级社，是世界知名的船级社和国际权威认证机构，为客户提供全面的风险管理和各类评估认证服务，主要涉及船级服务，认证服务，技术服务等方面。
安易控已获得多个船级社认证证书
海洋新能源面向的不止是全球航运市场，而是面向更大更宽的离岸新能源的应用市场。海洋新能源就电池的安全等级而言，是仅次于航空应用等级的，目前市场的关注度在全球都普遍升温，未来基于海洋新能源市场将有机会诞生多家细分领域的独角兽企业。
深圳高新投投资团队表示：安易控动力拥有一支兼具技术创新和市场开拓能力的团队，针对船舶电动化推出一系列创新产品，积累了大量成功案例。相信安易控动力未来将发挥中国新能源产业链优势，进一步拓展电池在海上的广阔应用空间。
