【主持人：鄧中一】我們還有最后一位講座，就是由中國北方車輛研究所動力電池測試中心趙淑紅博士，她的演講題目是《電動車用動力電池安全實驗技術的發展》。大部分人都知道北方車輛研究所是863極化測驗的一個實驗室，趙淑紅是副主任，王子冬是主任，所以這個測試研究所很多做動力電池的都送樣品到她哪里去測試，包括我們國外的、日本的一些電池廠家他送電池到他那里測試，主要的一個感覺就是大家都覺得那個地方是一個比較中立的地方。
【趙淑紅】大家下午好！非常感謝大會給了我們這樣一個交流溝通的機會，也非常高興能夠在這里認識這么多業界的朋友，我的題目是《電動車用鋰動力電池安全測試以及鋰動力電池的技術發展》。
簡單介紹一下我們汽車行業涉及的動力電池的安全標準，現在的這個行業標準是和國家“十五;863極化國家電動車重大專項實施過程當中EV和HEV車用鋰離子測試規范，這個標準的制定工作與重大的專項同步實施的，這個標準已經印到發改委的強制性的工作檢測標準之中了。這個起草當中對于如何把握動力電池性能是非常重要的，從科學使用和我們國家動力電池的發展階段來考慮，標準中明確的條件就是包括短路、擠壓、跌落、針刺、加熱、過充過放等實驗，而且將單體和模塊蓄電池的安全測試分別要求。在這個基礎上目前正在起草國家新能源汽車公告管理的電池測試標準。這是兩個標準，一個是國家863極化里面的測試規范，另外一個是我們目前在實施的汽車行業標準。
這里面測試的項目剛才已經簡單介紹了一下，短路、擠壓、針刺等等一共6到7項，單體是7項模塊是6項。這是在發改委電動車公告管理動力電池強制檢測，這三張照片都是鎳氫電池，它的主要的擠壓、針刺和短路的實驗結果。這是現有國內外鋰動力電池安全性能的比較，做動力電池我們在03年的時候863項目剛剛實施的時候鋰動力電池安全問題是比較大的，實驗當中會有比較劇烈的燃燒爆炸現象。這個是06年的都是能量型的鋰動力電池，也有燃燒現象，但是爆炸現象以后下面展示的主要是軟包，可能不是那么明顯，爆炸已經不多了。
07年的時候因為這個時候磷酸鐵鋰鋰電池已經上來了，它在擠壓、針刺的實驗當中基本上已經比較少的這種爆炸和燃燒的現象。這是08年的60AH的擠壓針刺的結果，實驗當中也沒有爆炸和燃燒現象。
下面我根據我們實驗室的情況介紹一下動力電池技術的一個發展，因為我們要承擔發改委動力電池規劃強制檢測，很多款電池會送到我們的實驗室，包括國際上面的豐田車的、本田車的包括通用等等都有來送，這是我們的進口電池和我們國家電池的一個性能比較，進口電池因為他主要是一種模塊的電池，這個指標是模塊的一個能量密度的指標，里邊有ANL以及CHL，因為我們是第三方單位不太方便用中文來表示，我們用字母來表示。ANL、CHL、SH ZH，這是我們國家的一個動力電池，另外的那幾寬有PRIUS、市民、雅閣、新“市民;和lexus達到的情況，這個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情況，從這里面可以簡單地看一下，這是比較明顯的日立電池，第二條曲線是鎳氫電池了，我們可以看到因為國外的PRIUS是這樣的情況，但是他已經是模塊的指標了，我們國家的指標是在比較靠下一點的。
這是我們國家HEV鎳氫動力電池的能量密度的一個變化的情況，整個在863項目實施的這幾年當中“十五;實施期間，這個能量密度的一個提高的情況，基本上是每個廠家還都是有所提高的。這是一個功率密度的一個提高的顯示。
我們在這個會上大家都提到了電池一致性的問題，我們也非常關注這個東西，這次主要是鋰動力電池，我們在給日立電池做實驗的時候，我們也關注了一下他的一致性。我們可以簡單看一下這個黑色的這條曲線是他的模塊的電壓，他上面的這個紅的、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，包括到放電的結束階段一致性也是非常好的，可能因為有電壓坐標軸的問題，我們再看一下如果我單獨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。這是咱們國家的2008年863項目里面測試的一條一個廠家的放電的曲線，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，不是所有的情況都這樣，有的會比這個好，不一致的情況確實是存在的，尤其是在放電的后期，在低溫的情況下就更加明顯了。
還有會出現昨天博士提到的以后生產過程當中某些問題沒有控制得太好，會出現某一只電池突然電壓為0的情況，這種情況是存在的。這張圖是這個電池是經過475次循環以后，這是模塊電池的一個性能的表現，我們可以看到它循環到250次的時候電池電壓最高和最低的差是0.143，標準差系數是0.0118，這個標準差系數就是常規的評價電池的一致性的參數，我們國家863項目用的這么一個參數。我們看到這個循環到475次以后，我們可以看到最大的電壓差是0.06，標準差系數是0.0053，這張圖的意思是什么呢？因為我們做這個實驗的時候什么東西都沒有加，只有一個常溫還有風冷，沒有加控制做的這種循環的情況，80%的DOD。我們這個循環情況好像并不是像我們想象的我一直性差會循環到后期可能會非常快地掉下來，到475次并沒有非常嚴重的一致性的問題，但是確實容量是少了不少，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性能，這是循環的一致性循環到400、500次的時候它的一致性的變化，好像并沒有想象的那么厲害，因為咱們的條件并不是特別好在循環的時候。
我們有一個簡單的評價比較，國外高功率電池的比功率高，電池動態直流電阻小，電池的一致性好，我們國家電池的技術和生產水平與國外相比還有比較大的差距，我們應該加大電池在研究、設計以及生產方面的投入，認真分析產生差距的技術原因研究具有自主知識產權的解決差距的辦法。目前在我們的實驗室里面進行過實驗的國內的鋰動力電池企業有比亞迪、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、洛陽天空等等。國外的有鎳氫電池有松下、三洋、江森、通用。超級電容器有美國的MAXWELL和鋰電企業美國的移動公司。
這是我們實驗室幾款進口的電池包，左上角和右下角兩個是電容器，右上角是豐田用的，左下角是移動公司他們的產品。這是具體的雷克薩斯的電池包的情況，這是288V6.5AH，一個模塊是9.6V。
從剛才的情況我們也在分析，我們認為日本電池的特點就是靈活的組合，可以提高電池對各種車輛的適用性，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。可以降低電池在生產過程當中的控制難度，提高了產品的質量和產量，減少了生產設備的投入，進一步降低制造成本。這種產品還可以實現產品的標準化、系列化，減少體積、提高功率特性。這是咱們國家的02、03年863項目部分實驗樣品的情況，04、05年大家可以看一下我的思路就是咱們國家對于整個從02年“十五;開始實施，到現在整個電池進展的一個脈絡，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，一個是40AH的，下面小的是8AH的。
這是05年的國內產品，下面是我們的鋰電池包，這是比較一下他的豐田產品，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的電池，這是08年咱們國家比亞迪用的電池包。
這是電池一致性的認識，生產過程當中對電池一致性的控制能力日本已經能夠達到100%的合格，不用電池的分選配組，可以通過自動化的生產設備和生產的工藝可以控制，另外我們電池的結構設計要符合大規模績效化生產設備的要求，使用過程當中對電池一致性的控制能力也很重要，采用合理的電池結構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，還有里面的通風結構設計是否合理對電池的一致性也非常重要。
我們國家在鎳氫電池和高功率型鋰動力電池方面與國外差距比較大的，在高能量型鋰動力電池與國外差距并不是很大，我們的硬件差距主要是體現在電池結構、電池的一致性、開發手段、電池的生產工藝、電池的生產設備水平、電池組合技術、電池組管理系統水平、電池組合過程中的一些基礎元件等等。軟件差距主要是提心在生產過程的管理、產品質量的控制方法、產品設計理念、產品的性能分析等等。
我們認為下一步首先應該解決的問題是電池尺寸的一個標準化、系列化，電池一致性的認識和控制以及測試，電池管理系統的簡化和測試，電池結構連接的改進和優化，電池組的高功率的性能、安全性和可靠性的提高，生產設備和質量控制方法的研究。
下面我們從一個用戶的角度認為下一步應該重點要求哪些性能對于動力電池來說，這個實驗樣品要求改進，根據電池組能量大小的不同，實驗擬采用不同的實驗對象，比如說電池組能量小的考慮采用電池組進行性能和安全實驗，如果電池組能量比較大的性能測試可以采用電池組，安全測試采用10—20只串聯的模塊就可以了。壽命的實驗，我們現在的壽命實驗只是一般的充放電的循環，很多高溫的壽命和加速的壽命并沒有考核。還有環境的適應性，比如高溫下的低氣壓等等都需要再考核。這是安全保護，還有安全要求這一塊比咱們現在的要求多了撞擊、機械沖擊、溫度沖擊這些實驗，高溫的實驗我們現在是行業標是85度。
（編輯：全球電池網）
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