由中國科學技術協(xié)會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學技術部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設部、交通運輸部、國家市場監(jiān)督管理總局、國家能源局聯(lián)合主辦的第四屆世界新能源汽車大會（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結合的方式召開。

在8月28日下午舉辦的技術研討：“動力電池關鍵技術創(chuàng)新”上，國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責任公司副總經(jīng)理馬小利發(fā)表精彩演講。

以下內容為現(xiàn)場演講實錄：

尊敬的董會長，各位專家、領導，媒體朋友們，大家下午好。我今天代表國聯(lián)研究院從新產(chǎn)品開發(fā)方向給檢測技術帶來思考的這個角度給大家分享一些觀點。

報告分為三個部分。首先新能源汽車滲透率的提高還是非常快的，2021年全年滲透率達到13.4%，今年上半年已經(jīng)20%以上了，我們判斷在2025年的時候，全國的平均水平就有可能要追上現(xiàn)在深圳滲透率的水平，甚至有可能要超過50%滲透率的情況。因為新能源汽車快速的發(fā)展，電池增量是非?？斓?，我們國內電池總量占到了全球總量的一半以上。但是我也在多次的會上提到過，我們現(xiàn)在還是要加大出口，加大在全球市場的占比，這對于未來提升國際化競爭非常重要。

首先，我們說下電池的發(fā)展方向。第一個是大電芯技術，是目前動力電池產(chǎn)業(yè)關注的重要技術方向，例如，長刀電池，大圓柱電池等，通過增加電芯尺寸、增大電芯容量、優(yōu)化電芯封裝方式、減少電芯附屬部件等，減少了電芯外殼以及外部安裝結構，并在成組時實現(xiàn)超長尺寸電芯的緊密排列，提高空間利用率，有利于降低電池系統(tǒng)的綜合成本、提升電池系統(tǒng)的比能量，延長電動汽車的續(xù)航里程。

第二個從電芯材料體系上來講，不管是發(fā)展什么材料，無鈷材料也好，鐵鋰的材料也好，還有黃老師講的鎳錳酸鋰的材料也好，保障性能的同時，更追求降低材料的成本。因此我認為電芯材料體系未來一定是低成本化的體系，誰對資源依賴低，誰的成本低，誰的供應鏈保障強度大，這個材料發(fā)展的可持續(xù)性就越高。大家看三元是藍色的柱子，鐵鋰是綠色的柱子，這是2020年，明顯看到鐵鋰材料體系份額在逐漸增加，剛才楊總講了觀點，他認為鐵鋰和三元的比例要超過7比3，這個觀點我非常贊同，而且我認為有可能要超過7成的比例。事實上鐵鋰的上漲趨勢是非常明顯的，而且從有色行業(yè)的交流情況來看，包括現(xiàn)在上游材料產(chǎn)業(yè)鏈布局的情況，未來3年的碳酸鋰，包括氫氧化鋁的價格是非常難以回歸到每噸10萬以下的水平，甚至到25-30萬每噸的水平?；诖?，我們對低成本材料的追求動力是非常強的，這是第二個發(fā)展方向。

第三是電池集成方式。從早期的電芯到模組發(fā)展到了電芯到Pack，然后到電芯到底盤，就是底盤一體化集成技術，提升電芯在車內空間的集成度，加大集成效率，保證更長的續(xù)航里程。

第四個大的發(fā)展方向，我認為安全是產(chǎn)業(yè)持續(xù)追求的。通過這些年研發(fā)經(jīng)歷來看，我們創(chuàng)新中心一直走的是高比能開發(fā)路線，可以用戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢、如履薄冰來形容。從體系開發(fā)到產(chǎn)品的驗證，到后期檢測的實驗數(shù)據(jù)結果來看，高鎳體系的發(fā)展還是有挑戰(zhàn)性的，尤其在安全這塊。但是從整車的角度出發(fā)，對能量密度的追求，對續(xù)航里程的追求，未來基于低鈷化成本追求，高鎳的方向仍然是全行業(yè)極力追求的方向，安全也是非常重要的焦點，甚至于說是哪個企業(yè)能解決了安全這張牌，可能拿到非常有利的一個條件，這是我認為的第四個觀點。

第五個觀點，我認為固態(tài)電池是一個發(fā)展方向。固態(tài)電池大家做了很多的嘗試，從安全的優(yōu)勢上包括他的易用性上，大家沒有感受到很好的特點，創(chuàng)新中心內部也是。針對半固態(tài)化的一些實驗結果，我個人認為目前單一的半固態(tài)化的路線是比較難以有顯著性安全性的提升，需要多條技術路線的復合型應用，比如說果凍狀的電池，就是做凝膠狀的也好，它可能只是減少液態(tài)電解液的形式，如何能夠保障剩余的液態(tài)電解液持續(xù)的揮發(fā)，還要從其他方面來解決，這是我認為的第五個方向。

第六個，我認為梯次利用技術是支撐電池容量最大化應用的一個方向。我應該算是電動汽車使用最早的一批用戶，2015年我買了日產(chǎn)Leaf，開了7年，跑了八萬公里，這輛車本身是沒有衰減的，基本上只衰減了3%-4%，但是當我今年換新車的時候，二手車市場只給我一萬塊錢，但是我當時全車價格是26萬，扣掉補貼之后花了17萬多買的這個車。未來電動車的殘值還是有很大的利潤空間。

以上是我對動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的一個大的判斷。從這七個方向來講，我們也比較苦惱，新產(chǎn)品怎么開發(fā)，磷酸鐵鋰怎么做，三元怎么做，帶來了很多新的問題，這個問題波及到產(chǎn)業(yè)鏈上下游，上游包括材料，芯片，還包含支撐裝備，也包括我今天講的檢測技術的配套，也會隨著新產(chǎn)品的開發(fā)出現(xiàn)一些新的變動。

第一個是大電芯開發(fā)給檢測技術的思考。最長一米多的電芯，讓市場上現(xiàn)有的檢測技術及裝備出現(xiàn)了一定的空缺。我舉個例子，安全管理和熱管理針對原來的，比如說最長是500多毫米電芯都是可以實現(xiàn)的，但是在大電芯上是有難度的，或者說它可以做，但是成本代價非常高，而且這個成本代價不僅僅是檢測機構買設備成本高了，是會增加到全產(chǎn)業(yè)鏈上來，這是我的第一個思考。

第二個思考，高集成發(fā)展方向給檢測技術的思考?，F(xiàn)在的電池包不管是去做安全也好，或者去做可靠性也好，都是有據(jù)可循的。未來如果做了底盤一體化，或者車身一體化技術以后，帶來的變革又在哪些地方呢？底盤一體化的技術做可靠性的時候怎么做呢？現(xiàn)在也有一些思路，就是用切割的方法，把前面切掉后面切掉，左邊切掉右邊切掉，剩下中間的設備放在震動臺上去震動，大家想切割完以后的部件還能不能代表他在車身上的震動可靠性的評價結果，這是我講的第二個思考。

第三個思考是高鎳產(chǎn)品市場化的逐步打開給檢測行業(yè)帶來的思考。去年LG的電芯裝到現(xiàn)代的車上，他們也走高比能的路線，NCA的電芯，炸了很多輛，也召回了很多輛。國內的整車企業(yè)正與電池廠正向開發(fā)高鎳產(chǎn)品，目前仍沒有大規(guī)模走向裝車和應用階段。高鎳產(chǎn)品的安全問題一直是全行業(yè)關注的焦點，由此帶來的檢測技術也有很大的難題，例如擠壓試驗、熱箱試驗、針刺試驗困難。這是大家看到左邊的配圖，擠壓試驗，針刺試驗等等，單純從電芯層面上來講，事實上過了八系以后，目前我們做的所有的針刺試驗都過不了，不管是一毫米也好兩毫米五毫米全部都不行，這個是肯定的。高鎳方向對檢測裝備和檢測標準法規(guī)的一個挑戰(zhàn)性。去年我們單體電芯針刺的設備，基本上一個月平均壞兩到三次，每次維修一兩個星期的時間，因為是進口設備，外加上疫情也有很多的影響。未來高鎳的市場逐步打開，安全怎么測試，怎么檢驗，設備怎么更新，怎么迭代，這都是我們要考慮的問題。

固態(tài)電池的興起，不管半固態(tài)是否能夠真正應用到車型上，還是全固態(tài)在8年還是10年能不能上車，至少目前從我們檢測中心拿到的樣品的情況來看，半固態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能和液態(tài)電池性能還是不一樣的。這里頭涉及比如說凝膠電解質的情況，就和全液態(tài)的不一樣，它涉及到材料的穩(wěn)定性，電芯的熱穩(wěn)定性，包括可燃性等等，這些測試的情況和現(xiàn)有的傳統(tǒng)手段都不一樣，所以這是給在座檢測機構的一些參考。

再有一個就是電池梯次應用技術給檢測技術帶來的思考。我更多想強調的是失效分析。梯次現(xiàn)在分為兩種路線，一種是整包的梯次，還有一種就是拆解了以后模組再制造的梯次，可能整包的應用更簡單一些，但是現(xiàn)在拆開了以后再制造的路線，給行業(yè)帶來了很大的難題。大家看到左邊是一個費了九牛二虎勁才拆開的電池包，因為用了膠，所以電池包根本打不開，有一些膠需要降溫到零下40度才能開，還有一些膠需要高溫才能開，但是高溫開膠本身對電池的安全又是一個極大的隱患，所以如果未來想模組再制造，怎么去拆，怎么走下一步的失效分析，給檢測技術帶來了深度的思考。

鑒于上面，給大家介紹一下我們創(chuàng)新中心的相關進展。我們創(chuàng)新中心是2016年6月30號在董揚理事長，當時董會長還在協(xié)會的時候，在他們的牽頭和倡導下，聯(lián)合國內七家主機廠、天津力神和有研科技集團組建了一個國家級的創(chuàng)新平臺，創(chuàng)新平臺定位要做國家級動力電池的共性技術攻關。經(jīng)過幾年發(fā)展，創(chuàng)新中心建設比較完備，目前是公司+聯(lián)盟的形式，公司就是以國聯(lián)研究院為法人實體的運作機制，現(xiàn)在有14家股東，包括寧德時代，貝特瑞，以及八家主機廠，這里頭有七家乘用車，還有宇通客車。

還有一個板塊是聯(lián)盟，董揚理事長作為聯(lián)盟理事長來牽頭建成的行業(yè)大的聯(lián)盟。聯(lián)盟分會的架構是基于動力電池的產(chǎn)業(yè)鏈條，包括材料、電芯、裝備、回收、燃料電池，以及固態(tài)電池，包括動力電池團體標準的專委會等等，現(xiàn)在總共有八個分會。

今天重點講一講檢測的情況，現(xiàn)在創(chuàng)新中心投資了6個億，打造了一南一北兩個中心，北京中心落地在懷柔，客戶已經(jīng)有160余家。目前檢測中心檢測的項目有320余項，覆蓋的標準也已經(jīng)超過了百余項。去年在廣東佛山又建立一個檢測分中心，總投資是1.2個億，也已經(jīng)涵蓋了電性能、安全性和可靠性這幾大方面。我們中心跟行業(yè)里其他檢測機構還不太一樣，依托法規(guī)做的強制性的工作非常少，更多的是產(chǎn)品開發(fā)過程研發(fā)性的試驗，所以到創(chuàng)新中心來做檢測工作的，基本上都是急難險重的工作。但是急難險重的任務給團隊的培養(yǎng)提供了非常大的幫助。

簡單的跟大家看一看我們比較有特色的檢測技術。

首先是大電芯的檢測技術。針對大電芯檢測技術，除了電芯尺寸和電芯長度增加之外，電芯散熱也是非常大的問題，我們牽頭開發(fā)新的動力電池熱特性和熱物性參數(shù)的檢測方法、熱失控預警評價技術，這兩項方法聯(lián)合行業(yè)20多家企業(yè)正在做行業(yè)標準，這個標準也已經(jīng)在中汽研的電動汽車分標委里面立項了。

高集成系統(tǒng)檢測技術。今年我們正在建國家級的公共服務平臺，國家級的公共服務平臺針對高集成電池系統(tǒng)的檢測思路還是比較清晰的。目前測試都是單因素的，比如說做針刺就是針刺，做震動就是震動，事實上車行駛在路面上并不是單一的因素引起了問題，因此今年希望能夠基于現(xiàn)有震動因素，然后結合充放電，以及環(huán)境，以及他的一些溫濕等等的控制，然后來做多因素試驗，形成綜合性能測試平臺，這是第二個。

第三個高鎳產(chǎn)品安全性能檢測技術。大家看左邊這個圖，這是我們自己開發(fā)的阻燃電解液，這個圖片燒到一半的時候是自動滅掉了，因為它有一個阻燃的效果。大家看DSC，就是熱失控這個圖最下面，熱量是267.5焦每克，加了阻燃和安全劑以后，熱量能夠明顯的降低。

這塊是半固態(tài)和全固態(tài)的檢測進展，半固態(tài)全固態(tài)相對于是比較新的體系，去年依托團體標準的專委會，通過對測試方法、表征技術、評價體系以及失效分析技術的研究，以最終形成固態(tài)電池關鍵材料與器件定性/定量分析測試、電池電化學性能評價與預測以及電池失效分析等技術，目前行業(yè)里頭也有一些知名的固態(tài)電池的企業(yè)也在我們那去做相關的評測。

再有就是梯次電池的檢測方法。目前行業(yè)里說的余能的問題是退役電池交易的甲乙雙方總是達不成一致意見，現(xiàn)在這個情況下，我們在開發(fā)一種設備檢測電池的容量，滿足能耗低、周期短、精度高、速度快的檢測裝備，目前也正在和設備廠商，還有模型數(shù)據(jù)的廠商來一起共建。

這是材料檢測方法。事實上所有電池出現(xiàn)的問題最后都是本身的問題，還是要回歸到材料層級進行研究，所以我們在材料的表面切割技術上做了一些工作，通過表面無損切割，能夠真實的看到材料表層的一些情況，包括極片的附著力，極片的膨脹性，以及材料結構、顆粒上的裂紋等情況。

高精度掃描檢測技術，這是利用高精度CT，通過不同狀態(tài)電芯的內部缺陷觀測（鼓脹、裂紋等），探索內部缺陷對電芯性能產(chǎn)生的影響，對電池的研發(fā)過程及失效機理研究提供數(shù)據(jù)支撐。

電池析鋰邊界的分析技術。這個大家也比較關注，析鋰是造成電池安全隱患非常大的因素，這個分析技術是我們和國內的一個主機廠共同開發(fā)的。我們利用了微參比電極的手段，通過微參比電極來對析鋰的情況進行測試，得到析鋰邊界的條件，讓電池企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)過程中對于析鋰的情況能夠有一個正向參考的方法。

還有就是電池原位檢測技術。通過電池原位產(chǎn)氣量的分析，大家看到這邊是電池產(chǎn)氣以后鼓包，與我們現(xiàn)有的檢測技術同時聯(lián)用，分析產(chǎn)氣情況，包括產(chǎn)了什么氣體，大概什么時間產(chǎn)的，產(chǎn)了多少氣體都會在這一套檢測方法上有所體現(xiàn)。

這個是內短路的測試?；谄髽I(yè)需求提，通過內置鎳片，能夠精準的在客戶需要的位置上模擬內短路，通過模擬內短路讓電池開發(fā)逆向推導過程得以驗證。比如說有一塊電芯出了問題，你判斷電芯可能是因為這個問題，然后拿一個新的電芯，我們把這套方法用上以后做驗證，來佐證你的分析是不是對的，所以對產(chǎn)品開發(fā)可能有一定參考。

電池系統(tǒng)內短路預警模型檢測技術。事實上這是淺刺和慢刺的技術，這個技術現(xiàn)在也是跟主機廠在聯(lián)合開發(fā)，現(xiàn)在也得到一些成果，但還在研究的路上。

加熱觸發(fā)熱失控技術。大家看左邊這個圖，電芯放在那以后，通過高速成像的原理，大家能看到加熱前的電芯是綠色的，加熱后140秒鐘電芯開始出現(xiàn)紅熱的狀態(tài)，就是溫度非常高了，然后到了200秒的時候，上面的黃色會瞬間噴射出來火花，電池已經(jīng)開始泄露了，到400秒出現(xiàn)熱失控，整個過程非常清晰的看到電池是在什么時間出的問題，在哪里出的問題，它的缺陷在哪里，這是一個可視的熱失控檢測手段。

我們去年聯(lián)合行業(yè)15家電池企業(yè)和整車企業(yè)一起做了熱失控產(chǎn)氣的分析。一方面5分鐘逃生的預警時間現(xiàn)在不夠，行業(yè)里正在加強。還有就是熱失控以后產(chǎn)氣的種類，到底產(chǎn)什么樣的氣體，這個氣體量到底產(chǎn)多少，對成員艙到底有沒有危害，這也是我們最近一直在研究的工作，最近取得了一些進展，我們預計通過這套方法能夠實現(xiàn)電芯預警提前30分鐘，這還是蠻重要的。行業(yè)里也有一些機構正在做電池系統(tǒng)熱失控這樣一個設備，這個設備是非常大的，但是我個人的觀點，如果電池系統(tǒng)都做到熱失控，或者用這個設備去做，其實就說明電芯的控制不是那么好。我認為的預警是一定要在電芯出問題的時候就要查到，如果電池包已經(jīng)熱失控了，這個危害就已經(jīng)非常大了，熱失控的時間是非常短的，不會給你留那么長的時間讓你逃生。

最后非常高興有這個機會跟大家分享創(chuàng)新中心在檢測技術的進展。我本人認為檢測是輔助產(chǎn)品開發(fā)全過程的一個技術手段，檢測技術進展的緩、慢、快對產(chǎn)品開發(fā)手段是非常有正向幫助的。2016年，我在日本參加全球電池展的時候，很感觸，我說日本的檢測的裝備也好，檢測的技術也好，發(fā)展的都非常好，而且越是材料級的，越是粉體級的檢測手段越強，這對國內，包括國產(chǎn)裝備，包括檢測標準、檢測方法的創(chuàng)新，都是很好的參考和借鑒。希望未來我們能夠通過共性的檢測技術，為行業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)助力。謝謝大家。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）