wnevc2022国联汽车马小利：新产品开发方向给检测技术带来的思考-凯发网

由中国科学技术协会，北京市人民政府，海南省人民政府，科技部，工业和信息化部，生态环境部，住房和城乡建设部，交通运输部，国家市场监督管理总局，国家能源局联合主办的第四届世界新能源汽车大会于8月26—28日在北京和海南以线上线下的方式举行其中，北京会场位于北京经济技术开发区艺创国际会展中心

会议由中国汽车工程学会等单位主办，以碳中和愿景下的全方位电动化与全球合作为主题，邀请世界各国政产学研各界代表共同探讨大会将包括20多场会议，13，000平方米的技术展览和多项同期活动200多位政府高层领导，海外机构官员，全球商界领袖，院士和行业专家将出席会议并发表演讲

其中，国联汽车动力电池研究院有限公司副总经理马晓力在8月28日下午举行的动力电池关键技术创新技术研讨会上发表了专题演讲。

以下为现场演讲实录:

尊敬的董校长，各位专家，各位领导，各位媒体朋友，大家下午好。

今天我代表国联研究院，从新产品开发的角度和对测试技术的思考，和大家分享一些看法。

报告分为三个部分首先，新能源汽车的普及率还在非常快地增加去年渗透率达到13.4%，今年上半年已经超过20%我们判断，2025年，全国平均水平可能会赶上现在深圳的普及率，甚至超过50%右下角因为新能源汽车的快速发展，电池的增量非常快，国内电池总量占全球一半以上但是，我在很多会议上也提到，我们仍然需要增加出口，增加我们在全球市场的份额，这对增强未来的国际竞争非常重要

看电池的发展方向第一个是大电池技术，这是当前动力电池行业的一个重要技术方向比如长刀电池和大型圆柱形电池，可以通过增大电池体积，增加电池容量，优化电池封装方式，减少电池附件等方式，减少电池外壳和外部安装结构此外，超长尺寸电池可以紧密分组排列，提高空间利用率，有利于降低电池系统的综合成本，提高电池系统的比能量，延长电动汽车的续航里程

其次，就电芯材料体系而言，无论开发什么材料，如黄老师提到的无钴材料，铁锂材料，锰酸锂镍材料等，都在保证性能的同时降低了材料成本所以我认为未来的电池材料体系一定是低成本体系谁对资源的依赖度低，成本低，供应链支持强，谁就有更高的这种物质发展的可持续性看，三元是蓝色的柱子，铁锂是绿色的柱子这是2020年，很明显铁锂材料体系的份额在逐渐增加刚才杨总提出了一个观点，铁锂与三元的比例应该超过7: 3我很赞同这个观点，我认为可能会超过70%事实上，铁和锂的上涨趋势非常明显而且从有色行业的沟通情况来看，包括目前上游材料产业链的布局，碳酸锂包括氢氧化铝的价格在未来三年内都很难回到每吨10万以下的水平，甚至很难回到每吨25—30万的水平基于此，我们对低成本材料的追求非常强烈，这是第二个发展方向

第三是电池集成从早期的电池到模块到电池到包装，再到电池到底盘，都是底盘集成技术，提高了电池在汽车内部空间的集成度，增加了集成效率，保证了更长的续航里程

第四大发展方向，我觉得安全是行业不断追求的根据这些年的研发经验，我们创新中心一直走的是高比能发展路线，可谓战战兢兢，如履薄冰从系统开发到产品验证，再到后期检测的实验数据，高镍系统的开发仍然具有挑战性，尤其是在安全性方面但是从整车的角度，追求能量密度，追求续航里程，追求未来低钴成本，高镍的方向仍然是整个行业追求的方向，安全性也是非常重要的重点甚至说哪个企业能解决安全卡，就可能获得非常有利的条件这是我的第四个观点

第五，我觉得固态电池是一个发展方向大家在固态电池上做了很多尝试从安全性的优势，包括它的易用性，大家都没有觉得很好的特性，即使是在创新中心内部根据半固化的一些实验结果，个人认为目前单一的半固化路线难以显著提高安全性，需要多种技术路线的复合应用，比如果冻状电池，也就是凝胶状电池可能只是减少了液态电解质的形式，如何保证剩余液态电解质的持续挥发，要从其他方面来解决这是我认为的第五个方向

第六，我认为阶梯利用技术是支持电池容量最大化应用的一个方向我应该算是电动车最早的用户之一2015年买的日产聆风，用了7年，跑了8万公里车本身没有衰减，基本只有3%—4%的衰减但是今年我换新车的时候，二手车市场只给了我一万块钱，但是我这辆车扣除补贴后花了17万多未来电动车的残值还是有很大的利润空间的

以上是我对动力电池行业发展方向的大判断从这七个方向来说，我们也是担心的新产品怎么开发，磷酸亚铁锂怎么做，三元怎么做，带来了很多新问题这个问题影响到产业链的上下游，包括材料，芯片，配套设备，包括我今天说的测试技术的配套伴随着新产品的开发，也会出现一些新的变化

第一个是考虑开发用于测试技术的大型电池单元最长超过一米的电芯使得市场上现有的检测技术和设备出现一定的空缺我给你举个例子比如对原厂电池可以实现安全管理和热管理比如最长的电池500 mm以上，但是大电池很难，或者可以做到，但是成本很高而且这个成本不仅仅是检测机构高昂的设备成本，而是会加到整个产业链上这是我的第一个想法

第二，高度集成的发展方向兼顾检测技术如今电池组是否安全可靠，有据可循如果未来做底盘一体化或者车身一体化技术，会带来哪些方面的改变在可靠性方面，集成机箱技术应该做些什么现在有一些想法，就是把前面的切掉，后面的切掉，左边的切掉，右边的切掉，把中间的设备留在振动台上振动大家都想知道切割后的零件是否还能代表他在车身上的振动可靠性评价结果这是我的第二个想法

第三个考虑是高镍产品市场化逐步开放给检测行业带来的考虑去年lg的电池安装在现代汽车上，也走了比能量更高的路线nca的电池炸毁了许多汽车，并召回了许多汽车国内汽车企业正在与电池厂开发高镍产品，但仍没有大规模装车应用阶段高镍产品的安全问题一直是全行业关注的焦点，其带来的检测技术也有很大的难度，如挤压试验，热箱试验，针刺试验等单纯从电池层面来说，其实八系列之后，我们目前做的所有针刺测试都过不了，不管是一毫米还是两毫米还是五毫米，这是肯定的高镍取向是对测试设备和测试标准和法规的挑战去年我们的单细胞针灸设备基本上平均一个月坏两三次，每次都要一两周才能修好因为是进口设备，疫情也影响不小未来，高镍市场将逐步打开如何测试和检查安全性，如何更新设备，如何迭代，这些都是我们要考虑的问题

固态电池的兴起，不管半固态电池是否真的能应用在车辆模型上，也不管全固态电池是否能在8年，10年后上公交车，至少从目前我们检测中心得到的样品来看，半固态电池，全固态电池的性能与液体电池还是有差距的这里，例如，凝胶电解质的情况不同于全液体电解质的情况涉及到材料的稳定性，电池的热稳定性，包括可燃性等这些测试与现有的传统方法不同，所以这是这里的测试机构的一些参考

再一个是电池阶梯应用技术给检测技术带来的思考我想更多地强调失败分析天梯现在分为两条路线，一条是整包的天梯，一条是拆模块后再制造的天梯也许整包应用更简单，但是现在拆解后再制造的路线给行业带来了很大的困难你可以看到，在左边，有一个费了很大力气才打开的电池组因为用了胶水，电池组根本打不开有的胶水需要冷却到零下40度才能开，有的胶水需要高温才能开但是高温开胶本身对电池的安全性就是极大的隐患所以以后要再制造模块，怎么打开，怎么走下一步失效分析，给检测技术带来了很深的思考

鉴于以上情况，我向大家介绍一下我们创新中心的相关进展我们的创新中心由董事长董阳于2016年6月30日成立当时董主席还在协会的时候，在他们的领导和倡导下，联合国内的七家主机厂，天津和优研科技集团成立了国家创新平台创新平台应定位于解决国家动力电池的共性技术问题经过几年的发展，创新中心的建设已经比较完善目前是公司 联盟的形式公司是国联研究院作为法人实体的运行机构现在，共有14家股东，包括当代安培科技有限公司，贝尔泰利和8家主机厂，包括7辆乘用车和宇通客车

另一个板块是联盟，作为联盟的主席，董阳主任牵头打造一个大的产业联盟联盟的架构是基于动力电池的产业链，包括材料，电池，设备，回收，燃料电池，固态电池，包括动力电池组标准专委会等现在总共有八家分店

今天，我们来重点测试一下现在，创新中心已经投入6亿元建设两个中心，一个在南方，一个在北方北京中心落地怀柔，客户超过160家目前检测中心检测的项目有320多项，覆盖的标准早已超过100多项去年在广东佛山又成立了一个检测分中心，总投资1.2亿，已经覆盖了电气性能，安全可靠性我们中心和业内其他检测机构不太一样法律法规做的强制性工作很少，更多的是产品开发过程中的研发实验所以来创新中心做测试工作的，基本都是比较急比较危险的工作而急难险重的任务，对队伍的培养提供了很大的帮助

让我们简单看一下我们与众不同的检测技术。

首先是大电池的检测技术针对大型电池的检测技术，除了电池体积和电池长度的增加，电池的散热也是一个非常大的问题率先开发出动力电池热特性和热物理参数的新型检测方法，以及热失控的预警和评估技术这两种方法已经联合行业内20多家企业制定了行业标准，在中国汽车研究院电动汽车分标委建立了这个标准

高集成系统检测技术今年正在建设国家公共服务平台，国家公共服务平台对于高集成度电池系统的检测思路还是比较清晰的目前所有测试都是单因素比如针灸就是针灸，振动就是振动其实不是单一因素导致你上路就出问题所以今年希望在现有的振动因素，充放电，环境，他的一些温度湿度等等的基础上做多因素测试，形成一个综合的性能测试平台这是第二个

这是半固态和全固态测试的进步，半固态和全固态是比较新的体系去年，依托测试方法，表征技术，评价体系和失效分析技术的研究，最终形成了固态电池关键材料和器件的定性/定量分析与测试，电池电化学性能评价与预测，电池失效分析等技术目前业内一些知名的固态电池企业也在我们公司做相关的测评

然后是梯型电池的检测方法目前业内提到的能源过剩问题，就是废旧电池交易中的甲乙双方始终无法达成一致现在，在这种情况下，我们正在开发一种设备来测试电池的容量，它可以满足低能耗，短周期，高精度和高速度的要求目前，我们也在与设备制造商和模型数据制造商合作

这是一种材料测试方法其实电池的所有问题到最后都是自身的问题，还是要回到材料层面来研究因此，我们在材料表面切削技术方面做了一些工作通过表面的无损切割，可以真实的看到材料表层的一些情况，包括极片的粘连，极片的膨胀，材料结构和颗粒的裂纹

高精度扫描检测技术，利用高精度ct观察不同状态下电池的内部缺陷，探究内部缺陷对电池性能的影响，为电池的研发过程和失效机理提供数据支持。

电池锂析出边界分析技术大家也关心这个锂析出是造成电池安全隐患的一个非常大的因素这项分析技术是我们和国内一家oem厂商联合开发的我们使用微参比电极对锂析出进行测试，得到锂析出的边界条件，使电池企业在产品开发过程中对锂析出有一个积极的参考方法

还有就是电池原位检测技术通过对电池原位产气的分析，我们可以看到这里是电池产气后的凸起结合我们现有的检测技术，可以对产气量进行分析，包括产了什么气，什么时候产的，产了多少气，这些都会在这套检测方法中体现出来

这是内部短路测试基于企业需求，内置镍片可以在客户要求的位置精确模拟内部短路，通过模拟内部短路可以验证电池开发的逆向推导过程比如某个电芯有问题，你判断这个电芯可能是因为这个问题，然后拿一个新的电芯我们后面会用这个方法进行验证，证明你的分析是否正确，所以可能对产品开发有一定的参考作用

系统中电池短路预警模型的检测技术其实这就是浅刺慢刺的技术这个技术也在和主机厂联合开发，现在已经有了一些成果，但是还在研究的路上

触发热失控技术电池放在那里后，通过高速成像的原理，可以看到加热前的电池是绿色的加热140秒后，电池开始出现红热，即温度非常高然后到了200秒，上面的黄色会瞬间喷出火花，电池已经开始漏液了到了400秒，电池失去了控制在整个过程中，非常清楚电池何时何地出了问题

去年，我们联合行业的15家电池公司和汽车公司对热失控导致的气体产量进行了分析一方面，现在5分钟逃生的预警时间不够，业内正在加强还有就是热量失控后产生的气体类型，产生什么样的气体，产生多少气体，对成员舱有没有危害这也是我们最近一直在研究的工作，最近有了一些进展我们期望通过这种方法可以将电池单元预警提前30分钟，这是相当重要的行业内也有一些机构在做这样一个设备，电池系统热失控这个设备很大，但是我个人的看法是，如果所有的电池系统都是热失控，或者是用这个设备来做，实际上就说明电芯的控制不是那么好我觉得预警就是电芯有问题的时候一定要找出来如果电池组失控，危害会非常大热失控的时间很短，不会留给你那么长的时间逃跑

最后，很高兴有这个机会和大家分享创新中心在测试技术方面的进展我认为检验是辅助产品开发全过程的技术手段，检验技术的慢，慢，快进步对产品开发手段的帮助很大2016年，我在日本参加全球电池展的时候，很有感触我说日本的检测设备和检测技术都很发达，越是材料级的，粉级的检测手段越强，这对国内和国产设备都是很好的借鉴，包括检测标准和方法的创新希望未来能通过常见的检测技术，帮助行业新产品的开发谢谢你