霍克锂电池EV48-20新能源汽车动力锂电池技术和测试

　　5月22日，“2018第一届新能源汽车及动力电池(CIBF深圳)国际交流会”在深圳会展中心举行。中国汽车技术研究中心动力电池首席专家王芳在“新能源汽车专场——识·新政策下车电携手的变革之路”主题论坛上发表演讲。以下是演讲内容：

　　中国汽车技术研究中心动力电池首席专家王芳

　　今天我将从动力电池技术和测试评价两个方面与大家进行分享。

　　首先我们看下产业技术方面。

　　2017年新能源汽车的产销量分别达到了79.4和77.7万辆的规模，与之匹配的电池装机量达到了367亿瓦时。预计到2020年，电池的需求量将达到1000亿瓦时左右。其中80%的车企会找20%的电池厂配套，剩下的80%电池厂去追寻剩下20%的车厂。

　　到目前为止磷酸铁锂装车的能量密度基本上在145Wh/Kg，三元在185Wh/kg。2017年纯电动乘用车的数据里，224款车型，三元装车数是199款，占了88.8%，能量密度在120-150Wh/kg之间的车型占到27%。2017年整体的装车量，磷酸铁锂占到50%，三元占到43%。大家可以理解，他们的分配基本上三元是乘用车，磷酸铁锂是商用车的分配比例。

　　2018年我把装车实际报的数据进行了分析，并且将它与2017年的数据进行比较，2018年和2017年的动力电池的能量密度又有了明显的提升，能量密度从107.6Wh/Kg上升到118.8Wh/Kg，提升幅度达到10.37%。

　　从整车实际应用来说，整车的性能包括加速的性能、动力性、经济性以及寿命。其中最重要的是安全，与之对应的，电池需要满足的性能会有这样几个大的方面：包括电池的能量密度、电池的寿命，还有电池的安全性。

　　现在国家提出300Wh/Kg的概念，大家可能更多聚焦于参数，会觉得安全性、寿命方面提得过少。国家新能源重点专项布局的时候，提出了300Wh/Kg的概念，是产品级的水平，要求产品在满足300Wh/Kg的关键指标同时，要满足整车的使用要求，达到电池的安全性和寿命的基本要求。

　　我们对各家测试数据进行了分析，包括参加国家项目研发的、现在只是处于研发样品阶段，已经有超过300Wh/Kg的样品。当然这只是一个单一指标，综合指标测试还没有开始。我们认为最能实现这个目标的是622或是811体系，这也是各家企业在研发领域关注的焦点。

　　第二，我想跟大家说一下刚才提到的，我从测试的角度，看一看现行的状态下电池的水平又到了什么样的阶段。

　　我列了一些电池方面的标准，重点提几个方面：

　　首先拿能量密度说话，在提能量密度的数据统计的时候，我也想分享一些从中发现的问题。

　　2015-2018年，我们把实验室测试能量密度的数据进行了统计。能量密度从2015年的90.5Wh/Kg上升到2018年137.5Wh/Kg，2018年3-5月份装车能量密度是118Wh/Kg，这实际上也是2017年下半年装车能量的平均密度值。

　　2016-2018年，电池的成组率陆续提高，从0.63上升到0.74，这是统计的数值，包括磷酸铁锂、三元的。我们再看一下2017年统计145款有单体和系统对比的数据，我们看到单体的能量密度平均值是173Wh/Kg，系统层级是116173Wh/Kg，这也是0.67成组率的由来。再把里面的体系进行细分可以看到，磷酸铁锂单体的平均值是144Wh/Kg，到了系统层级是117Wh/Kg，成组率可以高达81.5%，这是平均值。

　　我们也有注意到，磷酸铁锂最高的成组率可以达到85%，这是现在的状态。三元单体是183Wh/Kg，到系统层级是115Wh/Kg，成组率是0.64。这个也不难理解，一方面三元的安全性、热失控的点比磷酸铁锂早得多，这种情况下，三元安全性集成技术的重视，在系统集成方面所附加的东西增多，当然会降低三元的成组率。磷酸铁锂用在大巴车上也是提高成组率的原因，主要是因为标准箱的设计相对来说，大家会对集成要求比乘用车的要求低一些。

　　大家都在看方型、圆柱之争，到底圆柱能不能长久。我对我们实验室的数据进行了统计，目前测试的样本量和三个数据基本差不多。从单体到系统，圆柱的成组率并不占特别大的优势，软包会稍微略占一点优势。系统的冷却方式分类，我们想要找到电池哪一种冷却方式会对系统能量密度有影响。我们统计了90多款电池包，只有三款风冷，其他都是自然冷却，和2016年初是完全不一样的，2016年初选择液冷的乘用车越来越多，2017年受到补贴和其他因素的影响，选择液冷、风冷的越来越少，更多倾向于自然冷却。

　　从我们测试的样品来说，电池的技术进步是非常明显的，包括集成的技术进步，还是不可避免在某些阶段可能会受到一些外在政策的影响，会使大家调整电池的技术路线，甚至有可能会影响正确路线的选择，希望大家在后补贴时代，在市场为导向的前提下，选择优质的产品。

　　安全测试方面，相对通过率比较低一些。我们提交了一个修改单，变成了很简单的随机振动，机械安全性、通过率明显提高。

　　第三，综合测试评价研究方面，要抓住能量密度这个点，再从研发测试的角度应该关心电池的评价。

　　这是什么样的概念?应该从电池可用、可控和安全边界出去，了解综合、贯穿全生命周期的评价。可用的评价，在正常情况下，无论风霜雨雪，各种工况下都可以使用的评价。一旦发生安全问题，能让它在可控的情况下，对它进行评价。一旦发生失控以后，要要求他能满足什么样的状态，人员又应该怎么做。

　　从研发的角度只是想和大家提一下安全性。安全性大家知道也关心得非常多了，发生安全事故，最初都是热失控，现在在做的评价是从材料、电池、BMS、系统，实现多层级的热特性和热安全、热失控的对应，材料的热稳定性到电池全生命周期内的热安全性，再到BMS的热管理，最终到系统热稳定性，控制热失控能力的评价。不同充放电电流下，产热的速度和产热的功率和产热量是什么样的，这是我们必备的，了解每个电池发生热失控的点，电池发生热失控的趋势和可能性、温度的范围在哪里，我们要知道传播到另外一个电池的传播路径以及传播速度、传热量是什么样的。这是我们设计热管理可用评价最基础的手段。

　　如果有一个电池发生热失控，这种情况永远是存在的，可能性是永远有的，只是几率的大小，如果发生这种情况，我们需要知道，发生这种情况的时候，我们应该表现出来什么，我们最关心的是人员安全，不要求最终车不起火、不爆炸，要求车发生起火、爆炸这种极端情况之前，车上的人员能安全逃生。

　　中国起草的热扩散评价，全国都投入专项资金进行评价方法的建立，未来三年里还会不断改进这样的方法。我们也写在了GB标准，希望大家更多的关注，和我们进一步研究使它合理化，成为全球的法规提案。我提到的全球法规，今年3月份在北京召开了第14次会议，强调了第二阶段的工作重点是电池，一是热扩散的研究，二是振动，三是海水浸泡，四是毒气分析。这几个话题提出国都是中国，其他的各国都会一起进入这方面的研究，热扩散已经推到国际上，大家可以对标测试。

　　之前工信部专门开了宣贯会，第一阶段的法规已经完成，到目前为止唯一由我们主导的全球法规，第二阶段我们还会主导，主导的程度会更深，希望同行专家和我们一起参与，今年9月份会在瑞典开会。

　　国内GB标准，未来不久的将来会进行审查，大家可以对这个进行深切的关注，审查以后就会报批到WTO在国际上征求引见，这是GB的标注，会成为强制安全标准。二是电视系统的起草方案，这里没有写我还想再强调一下，电动汽车管理系统的功能安全标准，现在也正在制定中，对于管理系统的功能安全要求现在也是大家越来越关注的，实现功能安全的等级的关注，从对电池的管理角度重要性凸显得越来越明显。

　　在回收方面，我们中心也在牵头做回收溯源工作，我们希望材料、电池、车再到材料能形成闭环的发展。我就分享这么多，感谢大家。