【主持人：鄧中一】我們還有最后一位講座，就是由中國(guó)北方車輛研究所動(dòng)力電池測(cè)試中心趙淑紅博士，她的演講題目是《電動(dòng)車用動(dòng)力電池安全實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展》。大部分人都知道北方車輛研究所是863極化測(cè)驗(yàn)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，趙淑紅是副主任，王子冬是主任，所以這個(gè)測(cè)試研究所很多做動(dòng)力電池的都送樣品到她哪里去測(cè)試，包括我們國(guó)外的、日本的一些電池廠家他送電池到他那里測(cè)試，主要的一個(gè)感覺(jué)就是大家都覺(jué)得那個(gè)地方是一個(gè)比較中立的地方。

【趙淑紅】大家下午好！非常感謝大會(huì)給了我們這樣一個(gè)交流溝通的機(jī)會(huì)，也非常高興能夠在這里認(rèn)識(shí)這么多業(yè)界的朋友，我的題目是《電動(dòng)車用鋰動(dòng)力電池安全測(cè)試以及鋰動(dòng)力電池的技術(shù)發(fā)展》。

簡(jiǎn)單介紹一下我們汽車行業(yè)涉及的動(dòng)力電池的安全標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在的這個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是和國(guó)家“十五;863極化國(guó)家電動(dòng)車重大專項(xiàng)實(shí)施過(guò)程當(dāng)中EV和HEV車用鋰離子測(cè)試規(guī)范，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作與重大的專項(xiàng)同步實(shí)施的，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)印到發(fā)改委的強(qiáng)制性的工作檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)之中了。這個(gè)起草當(dāng)中對(duì)于如何把握動(dòng)力電池性能是非常重要的，從科學(xué)使用和我們國(guó)家動(dòng)力電池的發(fā)展階段來(lái)考慮，標(biāo)準(zhǔn)中明確的條件就是包括短路、擠壓、跌落、針刺、加熱、過(guò)充過(guò)放等實(shí)驗(yàn)，而且將單體和模塊蓄電池的安全測(cè)試分別要求。在這個(gè)基礎(chǔ)上目前正在起草國(guó)家新能源汽車公告管理的電池測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是國(guó)家863極化里面的測(cè)試規(guī)范，另外一個(gè)是我們目前在實(shí)施的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

這里面測(cè)試的項(xiàng)目剛才已經(jīng)簡(jiǎn)單介紹了一下，短路、擠壓、針刺等等一共6到7項(xiàng)，單體是7項(xiàng)模塊是6項(xiàng)。這是在發(fā)改委電動(dòng)車公告管理動(dòng)力電池強(qiáng)制檢測(cè)，這三張照片都是鎳氫電池，它的主要的擠壓、針刺和短路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這是現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外鋰動(dòng)力電池安全性能的比較，做動(dòng)力電池我們?cè)?3年的時(shí)候863項(xiàng)目剛剛實(shí)施的時(shí)候鋰動(dòng)力電池安全問(wèn)題是比較大的，實(shí)驗(yàn)當(dāng)中會(huì)有比較劇烈的燃燒爆炸現(xiàn)象。這個(gè)是06年的都是能量型的鋰動(dòng)力電池，也有燃燒現(xiàn)象，但是爆炸現(xiàn)象以后下面展示的主要是軟包，可能不是那么明顯，爆炸已經(jīng)不多了。

07年的時(shí)候因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候磷酸鐵鋰鋰電池已經(jīng)上來(lái)了，它在擠壓、針刺的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中基本上已經(jīng)比較少的這種爆炸和燃燒的現(xiàn)象。這是08年的60AH的擠壓針刺的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)當(dāng)中也沒(méi)有爆炸和燃燒現(xiàn)象。

下面我根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)室的情況介紹一下動(dòng)力電池技術(shù)的一個(gè)發(fā)展，因?yàn)槲覀円�承�?dān)發(fā)改委動(dòng)力電池規(guī)劃強(qiáng)制檢測(cè)，很多款電池會(huì)送到我們的實(shí)驗(yàn)室，包括國(guó)際上面的豐田車的、本田車的包括通用等等都有來(lái)送，這是我們的進(jìn)口電池和我們國(guó)家電池的一個(gè)性能比較，進(jìn)口電池因?yàn)樗�主要是一種模塊的電池，這個(gè)指標(biāo)是模塊的一個(gè)能量密度的指標(biāo)，里邊有ANL以及CHL，因?yàn)槲覀兪堑谌�方單位不太方便用中文�?lái)表示，我們用字母來(lái)表示。ANL、CHL、SH ZH，這是我們國(guó)家的一個(gè)動(dòng)力電池，另外的那幾寬有PRIUS、市民、雅閣、新“市民;和lexus達(dá)到的情況，這個(gè)前面都是鎳氫電池的，最后一款是鋰電池。剛才是能量密度，這是功率密度的一個(gè)情況，從這里面可以簡(jiǎn)單地看一下，這是比較明顯的日立電池，第二條曲線是鎳氫電池了，我們可以看到因?yàn)閲?guó)外的PRIUS是這樣的情況，但是他已經(jīng)是模塊的指標(biāo)了，我們國(guó)家的指標(biāo)是在比較靠下一點(diǎn)的。

這是我們國(guó)家HEV鎳氫動(dòng)力電池的能量密度的一個(gè)變化的情況，整個(gè)在863項(xiàng)目實(shí)施的這幾年當(dāng)中“十五;實(shí)施期間，這個(gè)能量密度的一個(gè)提高的情況，基本上是每個(gè)廠家還都是有所提高的。這是一個(gè)功率密度的一個(gè)提高的顯示。

我們?cè)谶@個(gè)會(huì)上大家都提到了電池一致性的問(wèn)題，我們也非常關(guān)注這個(gè)東西，這次主要是鋰動(dòng)力電池，我們?cè)诮o日立電池做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們也關(guān)注了一下他的一致性。我們可以簡(jiǎn)單看一下這個(gè)黑色的這條曲線是他的模塊的電壓，他上面的這個(gè)紅的、綠的這是另外的四條是表示單體的電壓，我們可以看到他的單體的電壓一致性是非常好的，包括到放電的結(jié)束階段一致性也是非常好的，可能因?yàn)橛须妷鹤鴺?biāo)軸的問(wèn)題，我們?cè)倏匆幌氯绻�我單�?dú)看單體電壓的放電曲線，還是能夠看到它的一致性還是非常好的。這是咱們國(guó)家的2008年863項(xiàng)目里面測(cè)試的一條一個(gè)廠家的放電的曲線，分別是常溫、高溫、低溫的放電曲線，我們可以看到這只是其中的一個(gè)，不是所有的情況都這樣，有的會(huì)比這個(gè)好，不一致的情況確實(shí)是存在的，尤其是在放電的后期，在低溫的情況下就更加明顯了。

還有會(huì)出現(xiàn)昨天博士提到的以后生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中某些問(wèn)題沒(méi)有控制得太好，會(huì)出現(xiàn)某一只電池突然電壓為0的情況，這種情況是存在的。這張圖是這個(gè)電池是經(jīng)過(guò)475次循環(huán)以后，這是模塊電池的一個(gè)性能的表現(xiàn)，我們可以看到它循環(huán)到250次的時(shí)候電池電壓最高和最低的差是0.143，標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)是0.0118，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)就是常規(guī)的評(píng)價(jià)電池的一致性的參數(shù)，我們國(guó)家863項(xiàng)目用的這么一個(gè)參數(shù)。我們看到這個(gè)循環(huán)到475次以后，我們可以看到最大的電壓差是0.06，標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)是0.0053，這張圖的意思是什么呢？因?yàn)槲覀冏鲞@個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候什么東西都沒(méi)有加，只有一個(gè)常溫還有風(fēng)冷，沒(méi)有加控制做的這種循環(huán)的情況，80%的DOD。我們這個(gè)循環(huán)情況好像并不是像我們想象的我一直性差會(huì)循環(huán)到后期可能會(huì)非�？斓氐粝聛�(lái)，到475次并沒(méi)有非常嚴(yán)重的一致性的問(wèn)題，但是確實(shí)容量是少了不少，到20%。

剛才一款是錳酸鋰體系的，這一款是磷酸鐵鋰體系的，這是模塊電池的循環(huán)性能，這是循環(huán)的一致性循環(huán)到400、500次的時(shí)候它的一致性的變化，好像并沒(méi)有想象的那么厲害，因?yàn)樵蹅兊臈l件并不是特別好在循環(huán)的時(shí)候。

我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)比較，國(guó)外高功率電池的比功率高，電池動(dòng)態(tài)直流電阻小，電池的一致性好，我們國(guó)家電池的技術(shù)和生產(chǎn)水平與國(guó)外相比還有比較大的差距，我們應(yīng)該加大電池在研究、設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)方面的投入，認(rèn)真分析產(chǎn)生差距的技術(shù)原因研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的解決差距的辦法。目前在我們的實(shí)驗(yàn)室里面進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)的國(guó)內(nèi)的鋰動(dòng)力電池企業(yè)有比亞迪、中信盟固利、北大先行、ATL、天津力神、蘇州星恒、深圳雷天、天津十八所、洛陽(yáng)天空等等。國(guó)外的有鎳氫電池有松下、三洋、江森、通用。超級(jí)電容器有美國(guó)的MAXWELL和鋰電企業(yè)美國(guó)的移動(dòng)公司。

這是我們實(shí)驗(yàn)室?guī)卓钸M(jìn)口的電池包，左上角和右下角兩個(gè)是電容器，右上角是豐田用的，左下角是移動(dòng)公司他們的產(chǎn)品。這是具體的雷克薩斯的電池包的情況，這是288V6.5AH，一個(gè)模塊是9.6V。

從剛才的情況我們也在分析，我們認(rèn)為日本電池的特點(diǎn)就是靈活的組合，可以提高電池對(duì)各種車輛的適用性，良好的散熱性提高了電池的使用壽命，改善了電池的一致性，提高了可靠性�？梢越档碗姵卦谏�產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的控制難度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，減少了生產(chǎn)設(shè)備的投入，進(jìn)一步降低制造成本。這種產(chǎn)品還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，減少體積、提高功率特性。這是咱們國(guó)家的02、03年863項(xiàng)目部分實(shí)驗(yàn)樣品的情況，04、05年大家可以看一下我的思路就是咱們國(guó)家對(duì)于整個(gè)從02年“十五;開(kāi)始實(shí)施，到現(xiàn)在整個(gè)電池進(jìn)展的一個(gè)脈絡(luò)，這是04、05年的一些樣品情況，左邊是鋰電池，上面是50AH的，下面是100AH的，右邊是兩款的鎳氫電池，一個(gè)是40AH的，下面小的是8AH的。

這是05年的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，下面是我們的鋰電池包，這是比較一下他的豐田產(chǎn)品，咱們是這樣的一種情況。這是“市民;車上的，這是一致性非常好的鋰動(dòng)力電池電池包的情況，這是08年最新的一款，通用的一款電池的模塊，里面用的是松下生產(chǎn)的電池，這是08年咱們國(guó)家比亞迪用的電池包。

這是電池一致性的認(rèn)識(shí)，生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中對(duì)電池一致性的控制能力日本已經(jīng)能夠達(dá)到100%的合格，不用電池的分選配組，可以通過(guò)自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)的工藝可以控制，另外我們電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要符合大規(guī)�？�(jī)效化生產(chǎn)設(shè)備的要求，使用過(guò)程當(dāng)中對(duì)電池一致性的控制能力也很重要，采用合理的電池結(jié)構(gòu)可以減少電池自身的溫度的不平衡，我采用盡可能小的接觸電阻也可以減少電池的局部溫升，還有里面的通風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理對(duì)電池的一致性也非常重要。

我們國(guó)家在鎳氫電池和高功率型鋰動(dòng)力電池方面與國(guó)外差距比較大的，在高能量型鋰動(dòng)力電池與國(guó)外差距并不是很大，我們的硬件差距主要是體現(xiàn)在電池結(jié)構(gòu)、電池的一致性、開(kāi)發(fā)手段、電池的生產(chǎn)工藝、電池的生產(chǎn)設(shè)備水平、電池組合技術(shù)、電池組管理系統(tǒng)水平、電池組合過(guò)程中的一些基礎(chǔ)元件等等。軟件差距主要是提心在生產(chǎn)過(guò)程的管理、產(chǎn)品質(zhì)量的控制方法、產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念、產(chǎn)品的性能分析等等。

我們認(rèn)為下一步首先應(yīng)該解決的問(wèn)題是電池尺寸的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，電池一致性的認(rèn)識(shí)和控制以及測(cè)試，電池管理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和測(cè)試，電池結(jié)構(gòu)連接的改進(jìn)和優(yōu)化，電池組的高功率的性能、安全性和可靠性的提高，生產(chǎn)設(shè)備和質(zhì)量控制方法的研究。

下面我們從一個(gè)用戶的角度認(rèn)為下一步應(yīng)該重點(diǎn)要求哪些性能對(duì)于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品要求改進(jìn)，根據(jù)電池組能量大小的不同，實(shí)驗(yàn)擬采用不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，比如說(shuō)電池組能量小的考慮采用電池組進(jìn)行性能和安全實(shí)驗(yàn)，如果電池組能量比較大的性能測(cè)試可以采用電池組，安全測(cè)試采用10—20只串聯(lián)的模塊就可以了。壽命的實(shí)驗(yàn)，我們現(xiàn)在的壽命實(shí)驗(yàn)只是一般的充放電的循環(huán)，很多高溫的壽命和加速的壽命并沒(méi)有考核。還有環(huán)境的適應(yīng)性，比如高溫下的低氣壓等等都需要再考核。這是安全保護(hù)，還有安全要求這一塊比咱們現(xiàn)在的要求多了撞擊、機(jī)械沖擊、溫度沖擊這些實(shí)驗(yàn)，高溫的實(shí)驗(yàn)我們現(xiàn)在是行業(yè)標(biāo)是85度。

（編輯：全球電池網(wǎng)）