2021年12月27日，中國電池工程師年會暨電池產業鏈技術精英交流會在佛山成功召開。年會以“著重人才管理，掌握技術方向”為主題，暢談高質量人才與電池產業中各領域各環節創新發展的相輔相成的共進之路。

       在27日下午召開的“智能制造賦能高質量發展”論壇上，舉辦了圓桌沙龍，探討了“動力電池生產過程質量管控”主題。

       沙龍由動力電池質量專家陳海波主持，他首先拋出了令行業頭疼的電池兩大問題——析鋰和隔膜刺傷。

       針對隔膜問題，福建師范大學童慶松博士認為在隔膜的幾個主要問題中，大家容易忽視熱收縮率、耐久性，以及多次循環檢測和隔膜安裝技術等影響因素，而這些因素對電池生命周期的性能，特別是長壽命影響非常大。

       相較于影響性能，上海蓄熙新能源材料檢測有限公司總經理韓廣帥更看重隔膜影響電池失效的因素，包括隔膜因有毛刺或異物引入導致隔膜穿孔，引起電池微短路或“猝死”現象。在他看來，“隔膜不是千篇一律的，選擇不同應用領域的隔膜，不能選擇同一款。”

       天目湖先進儲能技術研究院有限公司葛志浩博士指出析鋰研究的兩個困難點，一是怎么監測是否發生析鋰現象，二是怎么定量檢測出析鋰具體的量。

       當前，企業和科研機構采用仿真和試驗相結合、大數據等仿真方法進行嘗試，以此試圖解決上述困難點。

       韓廣帥提出了不同的觀點。從失效分析的角度來看，他表示：“如何減緩析鋰的過程和析鋰的時間，這是我們需要做的工作和仿真的工作。”

       除了動力電池，儲能電池同樣出現了諸多安全問題，值得重視。

       “大家一般將儲能理解為大型的電站儲能。”孚能科技（鎮江）股份有限公司儲能事業部產品總監詹燕麗首先理清了儲能概念的誤區：電動汽車其實也是一個儲能行為，所有電池、所有能量儲存都應歸類為儲能范疇。

       她表示，大型儲能電站出現事故是非常可怕的，供應鏈管控將更加嚴格，國家也明確規定不再使用梯次電池。

       陳海波提出“用車規級思維管控供應鏈”的想法。詹燕麗認可，同時她進一步提出，儲能安全的管控要嚴于汽車規模的品質。
 
       以下為現場演講整理：  
 
       主持人-陳海波：關于動力電池安全和質量管理主題，我們請四位行業專家進行討論。
       上海蓄熙新能源材料檢測有限公司總經理 韓廣帥
       福建師范大學 童慶松博士
       天目湖先進儲能技術研究院有限公司 葛志浩博士
       孚能科技（鎮江）股份有限公司儲能事業部產品總監 詹燕麗
 
       在動力電池行業里，最頭疼的，特別是市場端，一說電池有問題，最后分析出來，基本有兩種結論，一是析鋰，二是隔膜微短路，70%都是這兩方面的原因。

       隔膜在電芯里是最容易受傷的，原因來自內部，也來自外部。針對這方面的原因分析，關于隔膜質量一致性，聽一聽童博的意見。

       童慶松：謝謝陳總。現在電池隔膜主要有幾方面問題，大家可能不大關注。

       一是熱收縮率。大家比較注意它的開關、熔化溫度，但是沒有注意收縮率，我后來測了很多個廠家，發現很多隔膜的收縮率偏大，我們認為這是比較大的影響因素。

       二是耐久性，或者叫析鋰性，這跟隔膜還是有關的。很多人認為隔膜是惰性的。作為隔膜來說，對析鋰有影響。現在研究固態電解質，發現隔膜的一些活性，對于析鋰的性能，大多數采用三氧化二鋁，我們用磷酸來涂，我們發現這個性能有很大影響，包括析鋰性能是有一定影響的。

       還有耐久性，特別三元材料，大量采用陶瓷隔膜涂覆。我們測試后認為，原來檢測標準，包括剝離率檢測可能不夠了。因為電池在長時間浸泡過程中，可能發生比較大的變化，剛剛開始的檢測不夠，需要更多次循環檢測。原來的檢測方法相對來說比較粗糙，所以我們研究怎么把陶瓷膜涂得牢固，又不脫落，阻抗小，電池相容性小。

       我注意到某企業對隔膜安裝是非常有技術的，裝完后，電池性能特別好，阻抗特別低，低溫性能非常好。所以大家覺得隔膜就是一塊布，做襯衫一樣，貼上去壓一下，實際上很有技術。

       后來我注意到這些原因，我們拆解過國內外著名公司電池產品，國內品牌的手機也拆過，國外手機電池也拆過。國外品牌電池拆開后，隔膜干干凈凈的，跟新的隔膜一模一樣。國內很多廠家，還挺有名企業的電子產品，還有手機電池，拆完后看起來很臟。上述幾方面我覺得對電池生命周期的性能，特別是長壽命影響非常大。

       主持人-陳海波：在電池失效方面，韓博可能有話要說。

       韓廣帥：我個人認為隔膜確實有一定的問題。隔膜不是千篇一律的，選擇不同應用領域的隔膜，不能選擇同一款。要做快充電芯或者更高倍率電芯時，選擇隔膜要選擇離子電導率非常高的隔膜，包括孔隙率高，這是很重要的一件事情。

       為什么產生析鋰？我經常舉一個例子，大家坐地鐵時，發現里面很空可以很快進去。但是如果里面依然很空，外面人很多時，你想很快進去也很難，因為大家都在擠。所以這時你要排隊，有秩序進去會很快。如果20%以上SOC，大家進去把門打開了，這時再進去，我認為會很快，門多了，甚至把窗戶都打開了，這時大家再往里進非常快；當到80%或90%時，這時依然進不去，但是大家往里挪一挪腳，擠一擠可以進去；如果不往里挪腳，大家只能在門口往里推，導致門口的人只能在關門的時候貼在門上，這其實就是析鋰現象。

       這個過程中，為什么不允許過充？隔膜發生褶皺時，傳播路徑是一致的，隔膜褶皺處，大功率充電時一定析鋰，因為褶皺不允許它穿過去，兩層和一層有區別，還有隔膜速率有很大區別，如果選擇不同匹配的隔膜，進行大功率充放電，隔膜產生的析鋰非常多，所以要選擇合適的隔膜做，針對不同的電芯做。還有剛才說的整個長循環過程中，隔膜本身耐壓性很高，擊穿電壓1000-1200V，還有隔膜上是否干凈，因為隨著生命周期延長，內部粉塵，長時間振動，會讓內部表面粉塵掉落，所以會吸附到隔膜表面，隔膜是否干凈，后期會堵孔，導致電池衰減。

       但是熱壓時，隔膜有一面涂膠，另一面涂陶瓷，正極對膠面，一定會粘下來，所以隔膜方面，我不是特別贊同隔膜的好壞取決于隔膜表面是否干凈，但是隔膜因毛刺導致電池微短路或者出現“猝死”——隔膜會穿孔，這種現象會有，但是是在一定失效模式下才會出現。所以隔膜方面，主要失效原因是這兩種。

       主持人-陳海波：根據我的經驗總結，現在市場上的車輛，70%回來都是析鋰問題。針對這個問題，請葛志浩博士聊一聊如何有效分析析鋰發生概率，有沒有一些方法？   

       葛志浩：關于析鋰問題，我們和電芯廠、主機廠溝通比較多，大家對這方面比較頭疼，大家必須要認識到，這是比較困難的一個問題，困難是兩個點：一是怎么監測是否發生析鋰現象。我們通過前期調研以及與一些專家溝通交流，現在通過無損方式，可以看到小容量電池發生析鋰現象，電池如果做大，局部析鋰對于電池的表現，不是那么明顯。無損的方式是有條件、有范圍的。可以通過拆解的方式看到一些析鋰現象，但如果析鋰量比較少，通過肉眼方式，也很難看到具體發生在什么地方，發生起始點在什么位置。即使看到電池發生析鋰，怎么定量檢測出析鋰具體的量也是存在挑戰的。

       目前我們正在做的一件事情，通過仿真和試驗相結合的方式，確定析鋰的一些量。我們的思路是，通過人為的讓電池進行低溫大倍率充電，讓它強制析鋰，觀察出外特性的一些表現，通過仿真建模方式，對標不同析鋰量時電壓隨著時間的響應。

       在析鋰邊界判定方面，目前行業存在不同的認識，我們跟頭部企業交流的時候發現，負極電位低于0伏這個判定標準可能不準確，要做更低。怎么驗證？試驗方面有三電極技術，通過植入三電極，觀察電位。三電極技術也是很講究的，我們最近看了清華大學張強老師發的一篇綜述，講三電極不同位置對測試結果也有影響。我們想通過仿真和試驗對標，人為調整析鋰標準，得到一個析鋰量，再跟實際的電池拆解之后得到的析鋰量進行對標，首先保證有一個數量級上的準確性，再調整優化，這是相對來說機理比較明確的仿真方式。

       還有一種仿真方式，相當于黑箱模型，就是用大數據的方式，。人為的設定一個樣本總量，電池一千只、一萬只，在不同快充方式下，看電池發生析鋰的概率目前在一些企業里面研究析鋰問題，可能仿真+大數據兩條路同時在走。

       主持人-陳海波：失效分析，包括仿真分析。在電池界里，很多企業缺乏這方面的人才和經驗，也沒有這方面的設備。我認為韓博和葛博，你們兩個如果聯手做仿真和失效分析，對動力電池安全和質量提升是非常有幫助。

       韓廣帥：動力電池正常情況下析鋰，哪些會優先出來，為什么會在這個地方出現析鋰，我認為大家一定要清楚。還有如何減緩析鋰過程，這才是大家要關心的點。不是說要檢測析鋰，如果是斑點狀析鋰，根本檢測不出來。還有大面積析鋰，可能可以檢測出來，檢測出來，是不是電池就有問題，低溫下偶然充一次電問題不大，很多析鋰是具有可逆性的，如果說很快。

       析鋰最可怕的是形成死鋰，最先出現的析鋰和電解液發生反應，形成的副產物有問題，消耗電解液，增加附產物增加電池內部的膨脹，它的并發癥有很大問題，本身析鋰并不是特別可怕。所以大家不要把析鋰想得特別可怕，但是析鋰并發癥很可怕，析鋰屬于正常死亡中的一環，只是說如何減緩析鋰的過程和析鋰的時間，我認為這是后面我們需要做的工作和仿真的工作。

       針對我剛才拋出兩個點，如果多幾個卷繞，一般折彎處會優先出現析鋰，后期，電芯中間會出來大片析鋰，這時將面臨極大問題，電芯膨脹很大，電解液消耗很大，這時再快速充電，可能會產生非常大的熱量，這種死亡會很快。

       主持人-陳海波：詹總是做儲能的，現在市面上，儲能也出現很多問題。所以我提了一個想法，用車規級思維做儲能。車規級思維反應在供應鏈上的質量管控，特別是一些關鍵零部件。我想跟詹總溝通一下，這能不能行得通？用管汽車供應鏈的方法管儲能供應鏈。

       詹燕麗：儲能這快，是近幾年開始的嗎？其實并不是。儲能從我們有電池的時候就開始了。剛才陳總提出車規級做儲能，電動汽車其實也是一個儲能行為，能量輸入后再輸出，都是儲能行為。只是汽車電池因為市場規格和重視程度另行分列出來的一個模塊。在大眾的認知里，儲能理解為大型的電站儲能。我們把所有的電池，所有能量儲存都歸類為儲能現象。剛才說的“車規級管理供應鏈”，我覺得是沒有問題的。

       韓廣帥：大儲能電站到兆瓦級，比車規級更嚴，電芯更多，發生的概率更大。

       詹燕麗：儲能方面，大家都在關注單顆電芯最大做到280AH，已經有企業做到了300AH、甚至320AH，這樣，對于一個電池來說，它的管控需要比汽車規模的品質IATF16949已經是最高級別了，我們要嚴于IATF16949。大型儲能電站出現事故是非常可怕的事情，供應鏈這一塊需要進行更加嚴格管控，不能再使用梯次電池，這是國家已經出臺的關于儲能品控的規定和政策。所以車規思維做大型儲能電站級并不沖突。大型電站儲能的品控需要高于車規級，這也是目標。

       主持人-陳海波：不管動力電池還是儲能電池，安全和質量是在座每一位的責任，我強調車規級思維，其實就是通過潛在風險識別及預防管理。還沒有發病前，我們就從設計環節、生產環節、供應環節，就進行預防和管控，避免質量問題發生。

       我們在質量管理這個環節有一句話，防錯防呆。我們在座各位干設備的、干工藝的、干研發的，在這個行業里，要想干一點成績或者跟別人不一樣的東西，特別是將來動力電池安全和儲能安全，假如買你的設備或你研發的產品，生產一次合格率很高，而且不會發生質量問題，那就是我們在座每個電池人值驕傲的事情。    

       電池行業仿真分析和失效分析，人才緊缺，希望電池聯盟在這方面人才培訓多培養些人才，今天的圓桌會議就討論這兩個話題。感謝四位，謝謝。
 
       （根據速記整理，未經本人審核）