11月17日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)暨第三屆中國(guó)電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”繼續(xù)在北京精彩召開。本屆峰會(huì)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國(guó)網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)承辦，無(wú)錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì)人數(shù)超600人。
在動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新分論壇上，中國(guó)汽車技術(shù)研究中心動(dòng)力電池首席專家王芳作主題演講，就動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)的最新研究進(jìn)展同與會(huì)人員進(jìn)行了詳盡的交流探討。
以下為王芳演講內(nèi)容：
我報(bào)告的內(nèi)容是動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)的研究，首先簡(jiǎn)單提一下動(dòng)力電池現(xiàn)有的一些標(biāo)準(zhǔn)。我們現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系，我在很多場(chǎng)所都講過(guò)，應(yīng)該大家都知道了。不過(guò)多的陳述，只提到一點(diǎn)，現(xiàn)在的GB電池的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)正在執(zhí)行當(dāng)中，11月27號(hào)、28號(hào)會(huì)在杭州開電池標(biāo)準(zhǔn)工作組的討論會(huì)。我們看一下這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里面一些比較重要的標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)就是電池單體單體模塊的標(biāo)準(zhǔn)和電池系統(tǒng)安全的標(biāo)準(zhǔn)，這是現(xiàn)在強(qiáng)制執(zhí)行的這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，也是大家關(guān)注度比較高的。另外就是電動(dòng)客車的安全條件，我就把這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容跟大家匯報(bào)一下我們測(cè)試的情況。
對(duì)于電池單體來(lái)說(shuō)，剛才王主任詳細(xì)介紹了，現(xiàn)在電池產(chǎn)品技術(shù)水平，比如磷酸鐵鋰系統(tǒng)達(dá)到130瓦時(shí)每公斤，我們統(tǒng)計(jì)了一下，現(xiàn)在100到200瓦時(shí)每公斤以內(nèi)的電池其實(shí)可以占到整個(gè)占比的85%。安全這一塊，單體模塊的安全測(cè)試，從電、機(jī)械和環(huán)境這三個(gè)方面做一些常規(guī)性的測(cè)試，相對(duì)來(lái)說(shuō)，里面現(xiàn)在問(wèn)題比較多的是過(guò)充，對(duì)于現(xiàn)在高比能的三元電池來(lái)說(shuō)會(huì)有一定的難度。
到電池系統(tǒng)性能的測(cè)試，有一個(gè)跟補(bǔ)貼掛鉤的就是電池能量密度的測(cè)試，我們對(duì)今年上半年到下半年的電池產(chǎn)品的能量密度進(jìn)行分析，可以看到這幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，能量密度提升了大概十瓦時(shí)每公斤以上，成組率增加了5%以上。這幾個(gè)月里面，大家看這個(gè)電池系統(tǒng)成組的方式也有很明顯的變化。補(bǔ)貼的能量密度要求對(duì)大家成組技術(shù)的一些選擇的影響。我希望企業(yè)在追求能量補(bǔ)貼的同時(shí)，也要盡可能多考慮首先把電池品質(zhì)提升能夠放在第一位。
機(jī)械振動(dòng)和擠壓這兩項(xiàng)比較難通過(guò)，我們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上，7月份提出了修改單，振動(dòng)變成了一個(gè)三個(gè)小時(shí)的振動(dòng)，原來(lái)是21小時(shí)三個(gè)方向的隨機(jī)振動(dòng)，修改單以后，這個(gè)機(jī)械安全通過(guò)率明顯提升。電動(dòng)客車的安全條件里面，跟電池相關(guān)的主要是熱失控，這個(gè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)是非常嚴(yán)苛的，對(duì)于高比能的三元電池來(lái)說(shuō)，通過(guò)是非常難的。另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)就是熱擴(kuò)散，它用三種過(guò)充或者加熱的方式，把電池里面的一個(gè)單體搞成熱失控以后，看整個(gè)系統(tǒng)的熱擴(kuò)展情況。這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了很多，我第二部分測(cè)試評(píng)價(jià)主要是講兩個(gè)方面，一個(gè)就是熱擴(kuò)散我們現(xiàn)在的研究，另外就是剛才提到的振動(dòng)。因?yàn)槲覀冋J(rèn)為現(xiàn)在的修改單所建議的振動(dòng)是不符合實(shí)際使用的。
我們看一下整個(gè)測(cè)試評(píng)價(jià)的體系，其實(shí)電池的測(cè)試評(píng)價(jià)關(guān)注的內(nèi)容會(huì)包含這樣幾個(gè)方面，包括一致性、倍率、能量和壽命的衰減，其中還有一點(diǎn)比較重要的就是安全?，F(xiàn)在大家非常關(guān)注，安全的本質(zhì)就是熱特質(zhì)的穩(wěn)定性。首先我提一下振動(dòng)的研究，為什么要做振動(dòng)？原來(lái)的31467.3這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)苛一些，通過(guò)率相對(duì)較低。另外我們?cè)谛薷膯我院螅且粋€(gè)振斜的振動(dòng)，對(duì)于不少電池的在不平衡的不規(guī)則的振動(dòng)下，它所產(chǎn)生的這樣一個(gè)掃平的振動(dòng)。我們認(rèn)為在路上行駛過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于車上的部件來(lái)說(shuō)，它應(yīng)該是因?yàn)閴穆返念嶔ざ鴮?dǎo)致隨機(jī)振動(dòng)。在這種基礎(chǔ)上我們開展了我們實(shí)際路譜的振動(dòng)研究，研究的基礎(chǔ)條件是用同樣的路面條件，同樣的采集點(diǎn)，同樣的分析方法，而且考慮到國(guó)內(nèi)外的車型分布來(lái)做。具體的方法就是通過(guò)采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)和讓數(shù)據(jù)正規(guī)化，這是我們做的22輛車?yán)锩娴牟糠周囆?，涵蓋了乘用車、商用車這樣一些車型。
第一步是獲取數(shù)據(jù)的一個(gè)過(guò)程，選用的是通縣的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，2000年的測(cè)試規(guī)則，選擇了九個(gè)路面，包括沙石路、鵝卵石路等等這樣一些路面。在做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)以后，我們做了典型的特征路面，這是采集傳感器的安裝，安裝是非常重要的，我們要考慮到電池包跟車身連接的那個(gè)點(diǎn)去做，一般是四個(gè)安裝點(diǎn)，在特殊情況下會(huì)增加。實(shí)驗(yàn)我們會(huì)做三次，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都循環(huán)做三次。做完以后，第二步就是數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)分析只是一些加強(qiáng)的路面，我們會(huì)去把它采集，另外數(shù)據(jù)要選三次實(shí)驗(yàn)的平均值。頻率是在5到200赫茲之內(nèi)，選擇它最大的PSG值，也就是功率譜密度的值。第三步，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正規(guī)化，要考慮到電池每個(gè)電池包它的強(qiáng)化系數(shù)，強(qiáng)化系數(shù)的選擇需要依據(jù)的是ISO19453的標(biāo)準(zhǔn)去進(jìn)行。這是我們做的20多輛車的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析以后，我們還要進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，要考慮到不同車型的差異，也要考慮到頂置電池包它的差異。同時(shí)也要考慮到像剛才說(shuō)的搓板路振動(dòng)的信號(hào)，它對(duì)車部件的不同要求。同時(shí)要考慮強(qiáng)化測(cè)試，不會(huì)壓縮變形的情況下把它變成12個(gè)小時(shí)的振動(dòng)，減少測(cè)試的時(shí)間，最后還要進(jìn)行異常數(shù)據(jù)的剔除，最終得到現(xiàn)有的21小時(shí)的測(cè)試條件和12小時(shí)的強(qiáng)化測(cè)試條件。目前我們按照這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)電池包進(jìn)行振動(dòng)的測(cè)試，按照這樣六個(gè)順序來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
第二個(gè)，快速的過(guò)一下熱擴(kuò)散的研究，熱擴(kuò)散研究是因?yàn)殡妱?dòng)客車的安全性一直在做，在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)問(wèn)題，這三個(gè)方法的對(duì)等性如何，第二個(gè)，每個(gè)方法的重現(xiàn)性如何，第三個(gè)，每個(gè)方法對(duì)電池引入的外加能量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響如何，第四個(gè)，熱失控的控制點(diǎn)的精確度如何，這些是需要我們進(jìn)一步研究的內(nèi)容。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們又開始了新的研究。對(duì)這三個(gè)方法進(jìn)一步細(xì)化的分析，這是我們制定的方法，這個(gè)在6月份的時(shí)候都給大家發(fā)過(guò)。包括溫度的采集以及其他的一些參數(shù)，這是我們要求在測(cè)試過(guò)程中采集的這些參數(shù)。包括溫度傳感器安裝的位置和安裝的數(shù)量都進(jìn)行了一些詳細(xì)的建議，選擇的對(duì)象，我們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)室也開展了一些研究。選擇的依據(jù)就是根據(jù)現(xiàn)有的產(chǎn)品分布，選擇了不同能量密度區(qū)間不同體系的電池做了這些實(shí)驗(yàn)。
我們可以看到剛才那個(gè)實(shí)驗(yàn)有些綠色的，沒有觸發(fā)熱失控的，我們對(duì)于觸發(fā)熱失控的進(jìn)行了一個(gè)分析，對(duì)引入能量的分析，大家可以看到對(duì)于加熱來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰引入的能量明顯高于過(guò)充的。而對(duì)于三元來(lái)說(shuō)，過(guò)充引入的能量它會(huì)大于加熱的。我們?cè)偌?xì)化分析一下，可以看到對(duì)于相同范圍內(nèi)能量密度的電池，無(wú)論是什么體系的，它基本引入的附加能量基本是一致的。這個(gè)附加的能量是我們要考慮這個(gè)實(shí)驗(yàn)本身，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)而對(duì)這個(gè)產(chǎn)品的結(jié)果造成的影響，希望把這個(gè)外加影響降到越低越好。過(guò)充有很多情況下不能觸發(fā)熱失控，因?yàn)橛泻芏嚯姵赜幸恍┓罒崾Э氐脑O(shè)計(jì)。針刺的特征，它基本能夠觸發(fā)熱失控，有部分的類型不能觸發(fā)。加熱基本能夠觸發(fā)，有一部分到了300度還沒有熱失控，我們認(rèn)為它是相對(duì)安全的。我們對(duì)加熱的結(jié)果進(jìn)行分析，找到熱失控具體的控制點(diǎn)，包括三元的，磷酸鐵鋰的，對(duì)它熱失控的時(shí)候，它的電壓、溫升速率進(jìn)行詳細(xì)的分析，它的溫度到了多少，它的電壓下降到底到百分之多少，這個(gè)便于我們能夠更精準(zhǔn)的定義熱失控的那個(gè)點(diǎn)參數(shù)的設(shè)計(jì)。進(jìn)行溫度采集，其他參數(shù)的采集，我們這方面做了幾個(gè)樣品的測(cè)試，現(xiàn)在還在進(jìn)行當(dāng)中。這是其中的一個(gè)樣品，大家可以看到做了兩次實(shí)驗(yàn)，它的一些重現(xiàn)性相對(duì)還是比較好的。在這個(gè)過(guò)程中，可以看到如果對(duì)這個(gè)電池的加熱功率選的比較合適的話，一個(gè)電池觸發(fā)熱失控，它周邊的電池相對(duì)來(lái)說(shuō)不受到影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性相對(duì)的就非常好。
我沒有下結(jié)論，是因?yàn)殡姵販y(cè)試第二階段的工作剛剛開始，未來(lái)還有三年。另外電池的JB強(qiáng)標(biāo)里面到底怎么寫，我們還在討論，還在商討，在28號(hào)那天會(huì)上會(huì)有一些初步的建議會(huì)出來(lái)，所以大家也可以關(guān)注。我的報(bào)告就到這里，謝謝大家。
