中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國家的1400余位嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，泰爾實驗室高級工程師李長雷，在“通信儲能專場”，以《通信行業(yè)鋰電池產(chǎn)品技術(shù)性能驗證》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
泰爾實驗室高級工程師李長雷
李長雷：各位專家、各位領導，大家上午好！我是泰爾實驗室李長雷，很高興在這跟大家分享鋰電池驗證性能這方面的知識。
我主要介紹的內(nèi)容就是五部分。第一部分是鋰電池的原理，第二部分和第三部分是我要著重介紹的，主要是鋰電池性能驗證和通信行業(yè)標準的制定情況。第四部分是對電池性能的影響因素，這可能是我們在測試過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，還有就是在生產(chǎn)過程中我們也注意到的一些問題。第五部分就是對電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的簡介。
第一部分是原理的部分，鋰電池主要是搖擺電池它的正極材料有固酸鋰、磷酸壓鐵力還有現(xiàn)在比較熱的三元，負極主要是石墨、鈦酸鋰，鈦酸鋰的壽命比較長但是功率密度比較低主要是因為電壓平臺比較低，正極材料是三元材料的時候電壓平臺是2.4伏，與磷酸壓鐵鋰材料的時候大概電壓平臺是1.9伏。主要是鋰電池性能驗證這一部分，通過對鋰電池容量試驗、電池性能一致性、電池組管理功能、循環(huán)壽命、安全性能等方面進行試驗驗證鋰電池的實際使用特性，反映鋰電池的性能和問題。不同放電倍率的驗證主要是10小時、3小時和1小時，大家可以看一下下面這個圖就是25度常溫狀態(tài)下10小時、1小時和3小時的驗證，這種它的容量變化不是很大。這是不同溫度狀態(tài)下的驗證，不同溫度的話是零下10度、40度、55度，零下10度。低溫狀態(tài)的話鋰電池低溫性能還是相對來說比較差一些，它25度、40度、55度放電性能容量基本上是趨于一致的。第三部分是電池性能一致性，電池性能主要是從開路、浮充、放電這三個方面。
這三個方面我們也做了一個統(tǒng)計，開路一般比較低一些，浮充和放電鋰電池在這兩種不同狀態(tài)之下一致性體現(xiàn)也是不一樣的。電池組管理功能這一塊主要是通信接口、通信協(xié)議，第二部分就是通信內(nèi)容。通信內(nèi)容包括告警和保護，主要是通信口對于這些保護要求的功能比較多一些，而且根據(jù)實際在通信口的應用對于鋰電池保護功能有相應具體的一些要求，如充電線流功能等。BMS能耗分為工作能耗和休眠能耗，休眠能耗主要是帶電池有一段時間沒有接在基站上面，包括運輸過程中看它的損耗，這種損耗一般的比較小一些，可能一般要求是20個毫瓦。工作能耗一般要求小于2瓦。下一部分就是精度測試，這一塊主要是因為鋰電池是處于封閉的狀態(tài)，只能是通過軟件來測試單體電壓還有就是電流的顯示和內(nèi)部溫度的顯示，這樣的話可能還是要看它精度顯示的要求。循環(huán)壽命這塊主要分為常溫壽命和高溫壽命，常溫壽命因為時間周期比較長一般就是以100次為例然后看它的衰減率，這是常溫25度100%DODEC循環(huán)，我們選擇了9組，這是它的放電的狀態(tài)。然后看一下基本大家都是在95%-100%之間，偶爾可能有的比較低一些，但是這種屬于個例。這是40度100%的DOD放電和55度的100%DOD放電，大家可以看一下隨著溫度的升高然后電池的離散性就比較凸顯出來了，尤其是40度、55度這樣就能看出各家在設計的時候往往會發(fā)現(xiàn)很多的一些問題，尤其是55度有些比較好的可能在95%，但是有些已經(jīng)低于80%了，通信口一般要求在80%以上，這只是針對一百次循環(huán)所以這樣的電池還是存在很大的問題。安全性能的話我就挑比較典型的一些通信口安全驗證大概是18項左右，這里面我只是挑幾項比較典型的。第一個是抗重物沖擊在右邊這是比較好的狀態(tài)，它只是砸了一個凹坑但是電池的表面溫度大概到四五十度左右，但是其他的包括電壓都沒有異常。左邊的這個是我們在做的時候它發(fā)生了起火然后現(xiàn)象整個是試驗開始的時候電池急劇鼓脹開始產(chǎn)生明火一直燃燒，最終我們看到里面的正負極都已經(jīng)發(fā)生碳化了。
然后是抗穿刺，在這個過程中一般表面溫度可能都會隨著升高，然后又一些狀態(tài)不太好的可能會產(chǎn)生比較大量的煙霧?？箶D壓這個試驗就目前而言可能發(fā)現(xiàn)的問題不是很多，這個的話一般要求是13千牛的壓力，就是有一些可能是側(cè)邊會產(chǎn)生一些擠壓，它會產(chǎn)生變形但實際上對于它的輸出電壓還有表面溫度都是沒有很大的影響。過充點的話鋰電池這一個指標其實是蠻重要的，這是我們做的試驗過程中發(fā)生了爆炸，它這里邊也是整個都產(chǎn)生了碳化，像這種正常是電池鼓脹我們做過表面溫度最高的能到140多度，然后這樣的話實際上我們覺得還是蠻危險的。希望大家在設計或者是考量的時候大家把這一個指標都盡量的弄好一些。電池組的安全主要是抗振動、碰撞絕緣電阻和抗電強度，抗振動這塊我們在測試完了之后發(fā)現(xiàn)很多的電池發(fā)生了移位還有BMS松散，還有一些線可能有一些中斷，這可能是電池固定不牢的狀態(tài)，希望大家在工藝改善的時候能加強一些。然后是通信行業(yè)標準制定的情況，2009年發(fā)布了一個Y五DB032《通信用后備式鋰離子電池組》應用的范圍主要是2Ah-200Ah，2011年的時候形成了2344.1，它的應用范圍主要是針對小容量5Ah-100Ah，目前主流的還是50Ah為主。YDT2344.2-2015這是分布式的應用主要是50Ah-300Ah這是一個大容量電池釋放應用的標準。這是后續(xù)發(fā)布的標準和研究報告，有一個是通信用240V、336V磷酸鐵鋰電池組的應用研究，還有三元鋰電池技術(shù)在通信領域的應用研究，這個目前三元在實驗室也做了一些試驗，發(fā)現(xiàn)在安全性能上面確實還存在一定的問題，如抗重物沖擊我們發(fā)現(xiàn)在這個過程中發(fā)生了一些起火的現(xiàn)象。動力鋰離子電池在通信基站的梯次引用研究，這個是之前寫了一個研究報告然后是去年年底的時候把它升級為一個行標，估計應該是2018年行標就正式發(fā)布，這是我們和鐵塔公司一起牽頭制定的標準，如果大家有做這一塊的希望大家能夠投入到行標里面然后提供一些比較好的建議。依據(jù)通信行業(yè)標準2344.1-2011主導編寫了ITU建議書，固定新型儲能技術(shù)第二部分電池，就是把我國目前大部分推廣的磷酸鐵鋰電池組的技術(shù)寫入了該國際標準草案中實現(xiàn)了電池領域國際標準的突破。
這一部分是對磷酸鐵鋰電池性能因素集中的介紹。第一部分是電池原材料，這是電池原材料直接影響電池的性能，如負極材料是電池壽命影響的關(guān)鍵因素是制造電池原材料種類和廠家比較多，且性能各有優(yōu)劣需要建立有效的評估方法對于材料進行選擇和優(yōu)化。第二部分是電池設計需要對電極材料以及輔料組分配及配比進行優(yōu)化設計以滿足電池性能和壽命等性能，而可靠的密封設計可以提高電池在不同環(huán)境中的抗腐蝕性。第三部分單體電池一致性，單體電池組性能很大程度上取決了電池間的一致性，需要從材料、設計、工藝、生產(chǎn)過程等源頭入手，如采用高精密自動化設計降低生產(chǎn)過程中的工藝偏差、嚴格控制粉塵等以減少環(huán)境的差異保證電池容量、內(nèi)阻、電壓等性能的一致性，從而保證電池組的壽命。
第四部分是電池管理單元設計，通過電池組的電池管理單元可以實現(xiàn)過充過放、短路、均衡、告警及單只保護等功能并實現(xiàn)遠程管理。第五是電池間距，電池組內(nèi)單體電池間距比較近易產(chǎn)生熱量相互干擾，建議承租時依據(jù)環(huán)境的要求考慮電池的間距。我們也對比了一下國內(nèi)跟國外的電池，發(fā)現(xiàn)國外電池的間距人家在設計考量的時候比國內(nèi)的間距設計考量要大一些，這塊然后包括我們也結(jié)合了之前的一些壽命試驗的驗證發(fā)現(xiàn)電池可能往往因為某一只或者某幾只失效但是一只或幾只往往會在電池中間部分產(chǎn)生，這樣的概率是比較高我覺得很大的因素在于它還是熱量相互干擾產(chǎn)生的。第六部分就是成組的篩選，這跟剛才第三點很類似，這是容量試驗大部分失效還是因為某一只或者某幾只單體電池失效導致整組電池失效，所以建議把控好整組的篩選步驟。大家在一般的容量、內(nèi)阻、開路電壓希望大家嚴格把控這一塊，不要導致因為某一只電池而影響整組電池的性能。
最后一部分這是電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的簡介，就是由我們泰爾實驗室、華為、比亞迪、南都等40多家單位聯(lián)合發(fā)起非營利性的社會團體，主要是建立國內(nèi)與國外認證機構(gòu)運營商、行業(yè)組織等一些橋梁與紐帶，致力于行業(yè)熱點、發(fā)布行業(yè)白皮書、制定聯(lián)盟技術(shù)規(guī)范。就目前正積極開展三元鋰電池在通信儲能領域的應用研究，在前期工作基礎上目前正在制定三元鋰電池在通信行業(yè)應用的聯(lián)盟標準并與中國鐵塔公司正在積極開展試用站點的工作。我的介紹就是這些，謝謝大家。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
