11月17日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)暨第三屆中國(guó)電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”在北京精彩召開。本屆峰會(huì)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國(guó)網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)承辦，無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì)人數(shù)超600人。

在動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新分論壇上，深圳普瑞賽思檢測(cè)技術(shù)有限公司副總經(jīng)理朱靜作主題演講，同與會(huì)嘉賓分享了該公司在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池測(cè)試評(píng)價(jià)整體方案領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)。

以下為朱靜演講內(nèi)容：

各位專家，各位同事大家上午好！非常感謝支持人的介紹。其實(shí)今天我非常高興有這個(gè)機(jī)會(huì)在這里跟大家共同分享一下電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全和可靠性的評(píng)價(jià)，今天由于時(shí)間關(guān)系，我這個(gè)報(bào)告里面重點(diǎn)就集中在振動(dòng)和熱失控?cái)U(kuò)展這兩項(xiàng)測(cè)試來進(jìn)行展開。也看到這兩項(xiàng)的測(cè)試是在我們實(shí)際整個(gè)電池設(shè)計(jì)過程當(dāng)中是非常關(guān)鍵的，我這邊更多的工作是集中在如果針對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證過程中，我們出現(xiàn)一些失效，我們應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行一些改善。

今天我的報(bào)告分為以下三個(gè)部分，第一部分跟大家簡(jiǎn)單介紹一下我們動(dòng)力電池系統(tǒng)潛在的失效如何去進(jìn)行一些識(shí)別和標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中對(duì)測(cè)試項(xiàng)目的一些介紹。在第二部分會(huì)跟大家介紹一下安全和可靠性的評(píng)價(jià)，更多的是我們一些研發(fā)的測(cè)試，就是針對(duì)我們這些測(cè)試項(xiàng)目當(dāng)中增加哪些監(jiān)控的參數(shù)，可以看到我們電池一些潛在的失效。我們針對(duì)這些潛在的失效，如何對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)的改善，以及我們熱安全的改善。最后一部分是一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論。

首先我先花一分鐘的時(shí)間簡(jiǎn)單介紹一下普瑞賽思，普瑞賽思是一家獨(dú)立的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，我們專注于動(dòng)力電池和消費(fèi)類電池的一些測(cè)試。在2015年我們是有擴(kuò)建了動(dòng)力電池的實(shí)驗(yàn)室，目前這個(gè)實(shí)驗(yàn)室投入使用，目前是一萬五千平方米。測(cè)試能力覆蓋動(dòng)力電池電芯、模組、電池系統(tǒng)、性能、環(huán)境、可靠性、安全測(cè)試，這是我們實(shí)驗(yàn)室的一些測(cè)試設(shè)備。這是我們合作的客戶以及我們做過的一些典型的案例，實(shí)驗(yàn)室目前開展比較多的研究包括熱失控?cái)U(kuò)展的研究，火燒的實(shí)驗(yàn)，以及電池的模組和電池系統(tǒng)的火災(zāi)控制。

我們看一下整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)，大家都非常清楚，可能有很多同事有看過這張PPT。這個(gè)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，我們?cè)谠u(píng)測(cè)我們整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)的時(shí)候，其實(shí)是從它的基礎(chǔ)單元，我們的電芯、模組以及所有的輔助部件，包括其他的零部件，像塑料部件以及冷卻系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行一個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和我們的安全設(shè)計(jì)。針對(duì)我們剛才看到的電池復(fù)雜的系統(tǒng)，我們來看一下常見的失效會(huì)發(fā)生在哪里。我們?cè)谧鲭姵亟Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該關(guān)注哪些潛在的失效，首先從它最基礎(chǔ)的單元來看，電芯級(jí)別，最常出現(xiàn)的，電芯出現(xiàn)漏液，泄氣，最嚴(yán)重的發(fā)生起火、爆炸的情況。針對(duì)電芯，也有很多車企做了很多實(shí)驗(yàn)，單體電芯出現(xiàn)安全閥開啟的時(shí)候，到底產(chǎn)生哪些氣體，它的氣體流量怎么樣，壓力怎么樣，這些都是對(duì)應(yīng)我們整個(gè)Pack系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)應(yīng)整個(gè)Pack的泄氣閥的設(shè)計(jì)。還有BMS它的通訊是否正常，BMS大家都有，都認(rèn)為BMS很好。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室工作過程當(dāng)中，包括一些性能測(cè)試的過程當(dāng)中都有出現(xiàn)BMS通訊的中斷，還有像BMS功能的失效，比如我周邊有很多大功率工作的設(shè)備，電磁的干擾會(huì)導(dǎo)致我BMS通訊的失效，這些都會(huì)影響整個(gè)BMS的安全管理，以及對(duì)電池的管理。

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室做長(zhǎng)期壽命循環(huán)的時(shí)候有出現(xiàn)BMS丟針的情況，沒有反饋給充放電設(shè)備，充放電設(shè)備還會(huì)繼續(xù)工作，就會(huì)導(dǎo)致電池出現(xiàn)一些安全風(fēng)險(xiǎn)。還有一些出現(xiàn)比較多的就是絕緣是不是有做好，這是要常關(guān)注的一些測(cè)試項(xiàng)目。接下來看一下機(jī)械性的，比如電池殼出現(xiàn)的一些機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)，沙塵、風(fēng)塵會(huì)不會(huì)影響到整個(gè)電池系統(tǒng)的安全性。另外一個(gè)，大家比較關(guān)注的還有一點(diǎn)就是這個(gè)冷卻系統(tǒng)的密閉性，冷卻液泄露，對(duì)電池有很大的風(fēng)險(xiǎn)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里也做了非常多這方面的研究工作，考察了不同的冷卻液，它在電池系統(tǒng)里面出現(xiàn)泄露的時(shí)候，會(huì)對(duì)電池系統(tǒng)出現(xiàn)哪些風(fēng)險(xiǎn)和影響。另外由于振動(dòng)，機(jī)械沖擊的過程當(dāng)中，電池會(huì)出現(xiàn)一些傳感器的脫落，還有連接的松動(dòng)，導(dǎo)致BMS對(duì)電壓監(jiān)測(cè)的失效，以及對(duì)電池保護(hù)的失效，這些都是在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常會(huì)發(fā)生的一些失效的點(diǎn)。

我們接下來看一下我們電池的可靠性評(píng)價(jià)，跟我們動(dòng)力電池比較相關(guān)的，不管我們現(xiàn)在有多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在我們看一下，大部分的標(biāo)準(zhǔn)，我們按照不同的區(qū)域來進(jìn)行劃分。一個(gè)是我們中國(guó)大陸國(guó)標(biāo)的體系，這里面有些，今天重點(diǎn)是集中在可靠性和安全的，所以我把31467.1、.2關(guān)于性能的部分就刪掉了。另外是歐洲的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，國(guó)標(biāo)主要就是GB-T31467.3，ISO12405-1、2、3，SAE2929、2464，以及UL2580的標(biāo)準(zhǔn)，我們看一下我們重點(diǎn)關(guān)注的一些可靠性和安全的測(cè)試項(xiàng)目。可靠性里面的振動(dòng)和機(jī)械沖擊，這兩項(xiàng)測(cè)試是幾乎在所有的標(biāo)準(zhǔn)里面都有被涉及到。只是說這些標(biāo)準(zhǔn)里面對(duì)于振動(dòng)的測(cè)試條件略有不同而已。經(jīng)過差不多一年多的測(cè)試實(shí)際的情況，振動(dòng)測(cè)試過程當(dāng)中也是我們樣品失敗比較多。在我們實(shí)驗(yàn)室里面也接觸到了非常多的振動(dòng)測(cè)試，經(jīng)過這種研發(fā)的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)它一些潛在的失效。另外一個(gè)就是機(jī)械沖擊，機(jī)械沖擊也是在測(cè)試過程中表現(xiàn)出問題比較多的一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。像其他這些翻轉(zhuǎn)，溫度沖擊，溫?zé)嵫h(huán)在這里不詳細(xì)闡述。

我們?cè)倏匆幌掳踩珳y(cè)試，對(duì)過溫測(cè)試、短路測(cè)試，這些也是在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中都有涉及到，它出現(xiàn)的頻率是非常高的。因此，大家去看一下，我們?cè)谧鲞@個(gè)電池研發(fā)測(cè)試的時(shí)候，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注哪些測(cè)試項(xiàng)目，如何去設(shè)計(jì)你的測(cè)試評(píng)價(jià)路線，更有效的得到一些可靠的信息，去為下一步的整改電池結(jié)構(gòu)提供一些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。

還有看一下擠壓、熱失控?cái)U(kuò)展和火燒的測(cè)試，以前還被翻譯成熱失控蔓延，后來歐陽(yáng)明高教授提出擴(kuò)展它是一個(gè)主動(dòng)的過程。我們通常做振動(dòng)的時(shí)候，通常步驟是這樣，首先對(duì)電池系統(tǒng)做一些基本功能的檢查。這里面包括絕緣、耐壓以及密閉性，測(cè)試它是不是有漏氣漏液的檢查，然后再掃頻，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵零部件的固有頻率，不管大家是做Z軸、Y軸的振動(dòng)，在振動(dòng)測(cè)試結(jié)束之后，再做一次掃頻，通過固有頻率的變化，我們看電池的結(jié)構(gòu)是不是出現(xiàn)一些坍塌或者結(jié)構(gòu)破裂的情況，還能關(guān)注到你的電池系統(tǒng)在實(shí)際測(cè)試過程中是不是在固有的頻率下發(fā)生共振的情況。如果出現(xiàn)了共振，這個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)是很容易被破壞掉的。在所有的掃頻結(jié)束之后，還會(huì)做一次檢查，對(duì)水冷系統(tǒng)是一個(gè)很大的考驗(yàn)。

我們通常做的順序也是從零部件部分，然后評(píng)價(jià)到模組部分，我們?cè)谀＝M評(píng)價(jià)驗(yàn)證之后，模組的機(jī)械結(jié)構(gòu)基本沒有問題以后，通常會(huì)去做模擬樣件，來進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證之后，才會(huì)采用真的樣品進(jìn)行振動(dòng)加溫度循環(huán)，同時(shí)加一些充放電，這樣的過程利于發(fā)現(xiàn)你的結(jié)構(gòu)損失，第二有利于保護(hù)我們的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)人員的安全。

這是我們實(shí)際做的掃頻，左邊這個(gè)圖，它僅有很小的頻率，偏差只有一點(diǎn)七幾的赫茲，通常小于五赫茲，我們認(rèn)為這個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯的變化。右邊看到這些頻率點(diǎn)發(fā)生的變化，右邊這組圖是實(shí)際振動(dòng)過程中這個(gè)樣品被我們強(qiáng)制停掉了，因?yàn)樗霈F(xiàn)了一些異常，當(dāng)我們打開電池包，它的機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)坍塌了，當(dāng)時(shí)是一個(gè)軟包裝的電池，出現(xiàn)了短路的情況，幸好這個(gè)電池沒有出現(xiàn)起火，但是模組已經(jīng)有燒毀的情況了。

振動(dòng)前后應(yīng)該關(guān)注哪些項(xiàng)目？你去檢查哪些項(xiàng)目？振動(dòng)前后，如果有機(jī)會(huì)拆開這個(gè)電池，進(jìn)行開箱檢查的時(shí)候，我們會(huì)關(guān)注你的電芯是不是有出現(xiàn)損壞，還有關(guān)注我的機(jī)械結(jié)構(gòu)件，包括螺絲，看電池內(nèi)部的模組之間的連接是不是有出現(xiàn)松脫，這些測(cè)試建議大家在電池不同位置，如果是做研發(fā)階段的，在電池不同的位置來布置一些傳感器，通過這些傳感器的變化，你可以看到電池結(jié)構(gòu)的一些變化，避免我們?cè)跍y(cè)試過程中一定等到測(cè)試結(jié)束那一刻才去開箱過程。另外常出現(xiàn)的，觸點(diǎn)的松脫，這個(gè)都是在振動(dòng)過程當(dāng)中我們看到的一些實(shí)際情況，建議大家在你做振動(dòng)測(cè)試或者機(jī)械沖擊的測(cè)試形成的一個(gè)流程。

接下來跟大家探討一下熱失控的擴(kuò)展，涉及到熱失控?cái)U(kuò)展的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，SAE2464，還有UL2580、IEC62619，還有新版推出的國(guó)標(biāo)，熱失控?cái)U(kuò)展是怎么樣一個(gè)實(shí)施方式。這是涉及到的一些標(biāo)準(zhǔn)，我們分別看了這些標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中一些差異。這些標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中對(duì)熱失控?cái)U(kuò)展的方法基本上大同小異，只是說有些標(biāo)準(zhǔn)里面規(guī)定，基本所用的辦法就是針刺，過充和加熱，有些標(biāo)準(zhǔn)可以說這三種方式的結(jié)合，比如用加熱的針去進(jìn)行針刺，去觸發(fā)目標(biāo)電芯的熱失控。

我們針對(duì)不同結(jié)構(gòu)，比如圓柱電池，還有像軟包電池和方形電池它的不同觸發(fā)方法，比如這個(gè)圓柱電池，一種方式是采用加熱片的方式，觸發(fā)這個(gè)電芯熱失控。還有針刺的方式，對(duì)18650電池，很難采用過充的方式去實(shí)施，因?yàn)樗厦鍯AD的保護(hù)。另外我們看一下像這個(gè)電池，這是采用鎳帶去連接的，在稍后的PPT會(huì)給大家介紹一下，方形電池和18650電池路徑是不一樣的。觸發(fā)的原則是一樣，周邊有相鄰兩顆以上的電池，我們可以把它作為目標(biāo)電芯進(jìn)行觸發(fā)，鎳帶連接的電池，因?yàn)殒噹?duì)熱的傳遞，導(dǎo)致整個(gè)模組很快出現(xiàn)了一個(gè)熱失控的情況。

這是我們看到方形電池，右邊這是軟包裝電池組成的電池箱。我們對(duì)這個(gè)電池箱來進(jìn)行熱失控的時(shí)候，可以采用加熱的方式或者采用過充的方式來觸發(fā)電池的熱失控。我們對(duì)方形電池采用過充的方式，只需要斷開，對(duì)單顆電芯進(jìn)行熱失控觸發(fā)就可以。比如就拿一個(gè)加熱的電阻絲，包上，也是滿足這樣的功率要求，但是觸發(fā)的苛刻程度遠(yuǎn)大于加熱塊觸發(fā)的程度。另外像右邊這個(gè)是軟包裝電池，軟包裝電池它的保護(hù)裝置比較少，采用過充和加熱的方式都比較容易觸發(fā)熱失控的。右邊這個(gè)電池很不錯(cuò)的，只出現(xiàn)了冒煙的情況，并沒有起明火。

這是我們來做的一些電池，我們是采用針刺的方式，觸發(fā)了電池模組的熱失控。我們采用這種觸發(fā)的時(shí)候，這個(gè)模組并不像我們想象的很瞬間的出現(xiàn)很嚴(yán)重的爆炸情況，方形電池基本上還是比較柔和的，這是一個(gè)三元材料的電池，比較柔和的一次電壓出現(xiàn)一個(gè)降低的情況，我們可以看到右邊溫度的曲線。這個(gè)電池是一顆一顆出現(xiàn)爆開的情況，但并沒有出現(xiàn)所有的電池起非常大的明火。

這個(gè)電池是我們來做一個(gè)整包級(jí)別的熱失控?cái)U(kuò)展的情況，整個(gè)電池從我觸發(fā)它熱失控開始，電池箱開始有冒險(xiǎn)的情況，到第一個(gè)明火出現(xiàn)在上蓋的時(shí)候，這個(gè)時(shí)間持續(xù)了九十幾秒，電池是非常柔和的出現(xiàn)失控的狀況。當(dāng)整個(gè)電池箱持續(xù)在30分鐘以上才出現(xiàn)了一個(gè)轟然的情況，我們對(duì)這種電池做了非常多的測(cè)試，看到整個(gè)電池箱里面大部分是因?yàn)闅怏w積累在里面，這個(gè)電池箱里面的電池是陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)失控，溫度累計(jì)到一定程度，這是火災(zāi)一個(gè)比較常見的現(xiàn)象。盡管環(huán)境當(dāng)中某一個(gè)椅子出現(xiàn)起火，開始就他自己找，房間周圍的物體都不會(huì)發(fā)生燃燒的。當(dāng)溫度累計(jì)到一定程度之后，會(huì)出現(xiàn)整個(gè)房間瞬間就燃燒的一個(gè)情況。這個(gè)在電池箱里面也是非常常見的，所以大家在進(jìn)行電池箱火災(zāi)控制的時(shí)候，我們有研究，你到底在什么時(shí)候啟動(dòng)這個(gè)噴淋和消防，或者啟動(dòng)滅火是能夠有效的抑制這個(gè)電池箱出現(xiàn)熱失控。

這個(gè)是我們借鑒了一些文獻(xiàn)去研究的，方形、軟包和圓柱電池它的熱失控的傳播路徑，我們有效阻止這個(gè)傳播，就能有效去抑制這個(gè)電池出現(xiàn)熱失控。這是軟包電池的，我們做了串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)的，我們看到上面這個(gè)曲線是串聯(lián)結(jié)構(gòu)的，它發(fā)生熱失控出發(fā)觸發(fā)熱失控的時(shí)間和我采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，它的擴(kuò)展時(shí)間基本是一樣的。也就是說這個(gè)電池它的連接片和電池本身這個(gè)模組的電壓對(duì)電池出現(xiàn)熱失控?cái)U(kuò)展，它的影響并不是非常大。也就看到方形電池和軟包電池基本它的熱傳遞都是面和面的接觸進(jìn)行一個(gè)熱量的傳遞，引發(fā)下一顆電池出現(xiàn)這樣的失控，形成了擴(kuò)展。

這是18650電池的，18650電池電芯和電芯之間是有一定間距的，電池出現(xiàn)熱失控的時(shí)候，它的泄氣閥開啟，是從上蓋的位置出現(xiàn)一個(gè)泄氣的狀況。為了看的更明顯一點(diǎn)，左邊是一個(gè)溫度的曲線，如果采用十顆電芯焊在一起，你會(huì)發(fā)現(xiàn)電池在瞬間就出現(xiàn)了一個(gè)失控的情況，整個(gè)小模組。在右邊我們可以看到中間那條在四伏左右那個(gè)位置，我把十串的電芯進(jìn)行觸發(fā)其中一顆電芯熱失控的時(shí)候，當(dāng)整個(gè)熱失控的時(shí)候，還有部分電芯沒有著。18650電池它的熱傳遞不是靠電芯和電芯之間面的傳遞，更多是跟你的連接方式有很大關(guān)系。這里面采用冷卻水系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)也是一個(gè)很好的導(dǎo)熱體，這些都是很好的熱量傳遞造成失控?cái)U(kuò)展的主要因素。

我們?yōu)榱巳ビ行У目刂颇愕碾姵爻霈F(xiàn)熱失控的擴(kuò)展，出現(xiàn)失控我們不在意，如何有效抑制它的熱失控?cái)U(kuò)展。控制你電芯的熱溫度傳遞到下一顆電芯的時(shí)候，不要到達(dá)這個(gè)電池安全開啟的情況，出現(xiàn)泄氣。還有采用熱的絕熱材料。

接下來一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論，振動(dòng)、沖擊是動(dòng)力電池系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵指標(biāo)，通過振動(dòng)測(cè)試的設(shè)計(jì)能有效的發(fā)現(xiàn)電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)及做好電池輕量化設(shè)計(jì)。另外在熱失控?cái)U(kuò)展，到IEC標(biāo)準(zhǔn)，UL標(biāo)準(zhǔn)以及新的國(guó)標(biāo)都有做了規(guī)定，這項(xiàng)測(cè)試現(xiàn)在熱失控?cái)U(kuò)展的測(cè)試由于操作的方法不一樣，對(duì)測(cè)試結(jié)果影響也是非常大的。我們更希望在后續(xù)的過程中，其實(shí)我們也會(huì)配合中汽研做更多的研究工作，能夠把這個(gè)方法更好的去統(tǒng)一起來。謝謝大家！