中国电池工程师年会暨电池产业链技术精英交流会在佛山成功召开

　　2021年12月27日，中国电池工程师年会暨电池产业链技术精英交流会在佛山成功召开。年会以“着重人才管理，掌握技术方向”为主题，畅谈高质量人才与电池产业中各领域各环节创新发展的相辅相成的共进之路。

　　在27日下午召开的“智能制造赋能高质量发展”论坛上，举办了圆桌沙龙，探讨了“动力电池生产过程质量管控”主题。

　　沙龙由动力电池质量专家陈海波主持，他首先抛出了令行业头疼的电池两大问题——析锂和隔膜刺伤。

　　针对隔膜问题，福建师范大学童庆松博士认为在隔膜的几个主要问题中，大家容易忽视热收缩率、耐久性，以及多次循环检测和隔膜安装技术等影响因素，而这些因素对电池生命周期的性能，特别是长寿命影响非常大。

　　相较于影响性能，上海蓄熙新能源材料检测有限公司总经理韩广帅更看重隔膜影响电池失效的因素，包括隔膜因有毛刺或异物引入导致隔膜穿孔，引起电池微短路或“猝死”现象。在他看来，“隔膜不是千篇一律的，选择不同应用领域的隔膜，不能选择同一款。”

　　天目湖先进储能技术研究院有限公司葛志浩博士指出析锂研究的两个困难点，一是怎么检测是否发生析锂现象，二是怎么定量检测出析锂具体的量。

　　当前，企业和科研机构采用仿真和试验相结合、大数据等仿真方法进行尝试，以此试图解决上述困难点。

　　韩广帅提出了不同的观点。从失效分析的角度来看，他表示：“如何减缓析锂的过程和析锂的时间，这是我们需要做的工作和仿真的工作。”

　　除了动力电池，储能电池同样出现了诸多安全问题，值得重视。

　　“大家一般将储能理解为大型的电站储能。”孚能科技（镇江）股份有限公司储能事业部产品总监詹燕丽首先理清了储能概念的误区：电动汽车其实也是一个储能行为，所有电池、所有能量储存都应归类为储能范畴。

　　她表示，大型储能电站出现事故是非常可怕的，供应链管控将更加严格，国家也明确规定不再使用梯次电池。

　　陈海波提出“用车规级思维管控供应链”的想法。詹燕丽认可，同时她进一步提出，储能安全的管控要严于汽车规模的品质。

　　以下为现场演讲整理：

　　主持人-陈海波：关于动力电池安全和质量管理主题，我们请四位行业专家进行讨论。

　　上海蓄熙新能源材料检测有限公司总经理 韩广帅

　　福建师范大学 童庆松博士

　　天目湖先进储能技术研究院有限公司 葛志浩博士

　　孚能科技（镇江）股份有限公司储能事业部产品总监 詹燕丽

　　在动力电池行业里，最头疼的，特别是市场端，一说电池有问题，最后分析出来，基本有两种结论，一是析锂，二是隔膜微短路，70%都是这两方面的原因。

　　隔膜在电芯里是最容易受伤的，原因来自内部，也来自外部。针对这方面的原因分析，关于隔膜质量一致性，听一听童博的意见。

　　童庆松：谢谢陈总。现在电池隔膜主要有几方面问题，大家可能不大关注。

　　一是热收缩率。大家比较注意它的开关、熔化温度，但是没有注意收缩率，我后来测了很多个厂家，发现很多隔膜的收缩率偏大，我们认为这是比较大的影响因素。

　　二是耐久性，或者叫析锂性，这跟隔膜还是有关的。很多人认为隔膜是惰性的。作为隔膜来说，对析锂有影响。现在研究固态电解质，发现隔膜的一些活性，对于析锂的性能，大多数采用三氧化二铝，我们用磷酸来涂，我们发现这个性能有很大影响，包括析锂性能是有一定影响的。

　　还有耐久性，特别三元材料，大量采用陶瓷隔膜涂覆。我们测试后认为，原来检测标准，包括剥离率检测可能不够了。因为电池在长时间浸泡过程中，可能发生比较大的变化，刚刚开始的检测不够，需要更多次循环检测。原来的检测方法相对来说比较粗糙，所以我们研究怎么把陶瓷膜涂得牢固，又不脱落，阻抗小，电池相容性小。

　　我注意到某企业对隔膜安装是非常有技术的，装完后，电池性能特别好，阻抗特别低，低温性能非常好。所以大家觉得隔膜就是一块布，做衬衫一样，贴上去压一下，实际上很有技术。

　　后来我注意到这些原因，我们拆解过国内外著名公司电池产品，国内品牌的手机也拆过，国外手机电池也拆过。国外品牌电池拆开后，隔膜干干净净的，跟新的隔膜一模一样。国内很多厂家，还挺有名企业的电子产品，还有手机电池，拆完后看起来很脏。上述几方面我觉得对电池生命周期的性能，特别是长寿命影响非常大。

　　主持人-陈海波：在电池失效方面，韩博可能有话要说。

　　韩广帅：我个人认为隔膜确实有一定的问题。隔膜不是千篇一律的，选择不同应用领域的隔膜，不能选择同一款。要做快充电芯或者更高倍率电芯时，选择隔膜要选择离子电导率非常高的隔膜，包括孔隙率高，这是很重要的一件事情。

　　为什么产生析锂？我经常举一个例子，大家坐地铁时，发现里面很空可以很快进去。但是如果里面依然很空，外面人很多时，你想很快进去也很难，因为大家都在挤。所以这时你要排队，有秩序进去会很快。如果20%以上SOC，大家进去把门打开了，这时再进去，我认为会很快，门多了，甚至把窗户都打开了，这时大家再往里进非常快；当到80%或90%时，这时依然进不去，但是大家往里挪一挪脚，挤一挤可以进去；如果不往里挪脚，大家只能在门口往里推，导致门口的人只能在关门的时候贴在门上，这其实就是析锂现象。

　　这个过程中，为什么不允许过充？隔膜发生褶皱时，传播路径是一致的，隔膜褶皱处，大功率充电时一定析锂，因为褶皱不允许它穿过去，两层和一层有区别，还有隔膜速率有很大区别，如果选择不同匹配的隔膜，进行大功率充放电，隔膜产生的析锂非常多，所以要选择合适的隔膜做，针对不同的电芯做。还有刚才说的整个长循环过程中，隔膜本身耐压性很高，击穿电压1000-1200V，还有隔膜上是否干净，因为随着生命周期延长，内部粉尘，长时间振动，会让内部表面粉尘掉落，所以会吸附到隔膜表面，隔膜是否干净，后期会堵孔，导致电池衰减。

　　但是热压时，隔膜有一面涂胶，另一面涂陶瓷，正极对胶面，一定会粘下来，所以隔膜方面，我不是特别赞同隔膜的好坏取决于隔膜表面是否干净，但是隔膜因毛刺导致电池微短路或者出现“猝死”——隔膜会穿孔，这种现象会有，但是是在一定失效模式下才会出现。所以隔膜方面，主要失效原因是这两种。

　　主持人-陈海波：根据我的经验总结，现在市场上的车辆，70%回来都是析锂问题。针对这个问题，请葛志浩博士聊一聊如何有效分析析锂发生概率，有没有一些方法？

　　葛志浩：关于析锂问题，我们和电芯厂、主机厂沟通比较多，大家对这方面比较头疼，大家必须要认识到，这是比较困难的一个问题，困难是两个点：一是怎么检测是否发生析锂现象。我们通过前期调研以及与一些专家沟通交流，现在通过无损方式，可以看到小容量电池发生析锂现象，电池如果做大，局部析锂对于电池的表现，不是那么明显。无损的方式是有条件、有范围的。可以通过拆解的方式看到一些析锂现象，但如果析锂量比较少，通过肉眼方式，也很难看到具体发生在什么地方，发生起始点在什么位置。即使看到电池发生析锂，怎么定量检测出析锂具体的量也是存在挑战的。

　　目前我们正在做的一件事情，通过仿真和试验相结合的方式，确定析锂的一些量。我们的思路是，通过人为的让电池进行低温大倍率充电，让它强制析锂，观察出外特性的一些表现，通过仿真建模方式，对标不同析锂量时电压随着时间的响应。

　　在析锂边界判定方面，目前行业存在不同的认识，我们跟头部企业交流的时候发现，负极电位低于0伏这个判定标准可能不准确，要做更低。怎么验证？试验方面有三电极技术，通过植入三电极，观察电位。三电极技术也是很讲究的，我们最近看了清华大学张强老师发的一篇综述，讲三电极不同位置对测试结果也有影响。我们想通过仿真和试验对标，人为调整析锂标准，得到一个析锂量，再跟实际的电池拆解之后得到的析锂量进行对标，首先保证有一个数量级上的准确性，再调整优化，这是相对来说机理比较明确的仿真方式。

　　还有一种仿真方式，相当于黑箱模型，就是用大数据的方式，。人为地设定一个样本总量，电池一千只、一万只，在不同快充方式下，看电池发生析锂的概率目前在一些企业里面研究析锂问题，可能仿真+大数据两条路同时在走。

　　主持人-陈海波：失效分析，包括仿真分析。在电池界里，很多企业缺乏这方面的人才和经验，也没有这方面的设备。我认为韩博和葛博，你们两个如果联手做仿真和失效分析，对动力电池安全和质量提升是非常有帮助。

　　韩广帅：动力电池正常情况下析锂，哪些会优先出来，为什么会在这个地方出现析锂，我认为大家一定要清楚。还有如何减缓析锂过程，这才是大家要关心的点。不是说要检测析锂，如果是斑点状析锂，根本检测不出来。还有大面积析锂，可能可以检测出来，检测出来，是不是电池就有问题，低温下偶然充一次电问题不大，很多析锂是具有可逆性的，如果说很快。

　　析锂最可怕的是形成死锂，最先出现的析锂和电解液发生反应，形成的副产物有问题，消耗电解液，增加副产物增加电池内部的膨胀，它的并发症有很大问题，本身析锂并不是特别可怕。所以大家不要把析锂想得特别可怕，但是析锂并发症很可怕，析锂属于正常死亡中的一环，只是说如何减缓析锂的过程和析锂的时间，我认为这是后面我们需要做的工作和仿真的工作。

　　针对我刚才抛出两个点，如果多几个卷绕，一般折弯处会优先出现析锂，后期，电芯中间会出来大片析锂，这时将面临极大问题，电芯膨胀很大，电解液消耗很大，这时再快速充电，可能会产生非常大的热量，这种死亡会很快。

　　主持人-陈海波：詹总是做储能的，现在市面上，储能也出现很多问题。所以我提了一个想法，用车规级思维做储能。车规级思维反映在供应链上的质量管控，特别是一些关键零部件。我想跟詹总沟通一下，这能不能行得通？用管汽车供应链的方法管储能供应链。

　　詹燕丽：储能这块，是近几年开始的吗？其实并不是。储能从我们有电池的时候就开始了。刚才陈总提出车规级做储能，电动汽车其实也是一个储能行为，能量输入后再输出，都是储能行为。只是汽车电池因为市场规格和重视程度另行分列出来的一个模块。在大众的认知里，储能理解为大型的电站储能。我们把所有的电池，所有能量储存都归类为储能现象。刚才说的“车规级管理供应链”，我觉得是没有问题的。

　　韩广帅：大储能电站到兆瓦级，比车规级更严，电芯更多，发生的概率更大。

　　詹燕丽：储能方面，大家都在关注单颗电芯最大做到280AH，已经有企业做到了300AH、甚至320AH，这样，对于一个电池来说，它的管控需要比汽车规模的品质IATF16949已经是最高级别了，我们要严于IATF16949。大型储能电站出现事故是非常可怕的事情，供应链这一块需要进行更加严格管控，不能再使用梯次电池，这是国家已经出台的关于储能品控的规定和政策。所以车规思维做大型储能电站级并不冲突。大型电站储能的品控需要高于车规级，这也是目标。

　　主持人-陈海波：不管动力电池还是储能电池，安全和质量是在座每一位的责任，我强调车规级思维，其实就是通过潜在风险识别及预防管理。还没有发病前，我们就从设计环节、生产环节、供应环节，就进行预防和管控，避免质量问题发生。

　　我们在质量管理这个环节有一句话，防错防呆。我们在座各位干设备的、干工艺的、干研发的，在这个行业里，要想干一点成绩或者跟别人不一样的东西，特别是将来动力电池安全和储能安全，假如买你的设备或你研发的产品，生产一次合格率很高，而且不会发生质量问题，那就是我们在座每个电池人值骄傲的事情。

　　电池行业仿真分析和失效分析，人才紧缺，希望电池联盟在这方面人才培训多培养些人才，今天的圆桌会议就讨论这两个话题。感谢四位，谢谢。来源: 电池联盟