中國儲能網(wǎng)訊：9月23日~24日，“2016中國新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展高峰論壇暨車企與動力電池企業(yè)技術(shù)交流會”在張家港盛大召開。本屆會議由電動汽車資源網(wǎng)攜同江蘇天鵬電源有限公司聯(lián)合張家港市發(fā)展和改革委員會、張家港市科技局共同舉辦，主要探討動力電池技術(shù)及發(fā)展趨勢，與會嘉賓超過600人。中天儲能科技有限公司副總工程師、博士徐洲作為重要嘉賓參加并作演講，徐洲博士的演講主題是“如何使動力電池系統(tǒng)更接近單體電芯性能表現(xiàn)”。
徐洲：如何使動力電池系統(tǒng)更接近單體電芯性能表現(xiàn)
以下是電動汽車資源網(wǎng)整理的徐洲博士演講內(nèi)容：
從2015年新能源汽車全年銷量數(shù)據(jù)來看，乘用車方面，純電動銷售146719輛，插電式混合動力為60663輛。在商用車方面，純電動銷售100763輛，插電式混合動力銷售22947輛。如下圖表顯示：
從2015年新能源汽車產(chǎn)量來說，純電動乘用車占整個產(chǎn)量的142867.38%，插電式混動乘用車占整個產(chǎn)量的63510.17%，而純電動商用車占整個產(chǎn)量的148007.39%，插電式混合商用車占整個產(chǎn)量的24639.6%。如下表顯示：
由此可見，2015年新能源汽車?yán)^續(xù)保持爆發(fā)態(tài)勢，而2016年繼續(xù)保持同比160%以上的增幅，新能源汽車行業(yè)將步入發(fā)展的快車道。伴隨著新能源汽車高速增長，我國動力電池產(chǎn)業(yè)也隨之爆發(fā)。如下圖可見，我國動力電池預(yù)計2016年產(chǎn)能將會達(dá)到39.1Gwh,2017年產(chǎn)能將會達(dá)到62.5Gwh。
新能源汽車目前遇到的問題
雖然，新能源汽車保持高速增長勢頭，但在應(yīng)用端，對新能源汽車并不完全是積極的評價。表現(xiàn)特征主要是（1）續(xù)航不穩(wěn)定，受溫度影響大。（2）隨著使用，部分車輛續(xù)航里程衰減快。（3）穩(wěn)定性一般，電氣故障率高。（4）成本壓力大，補(bǔ)貼及政策依賴度高。（5）系統(tǒng)安全性存疑。
1.續(xù)航不穩(wěn)定，受溫度影響大。
續(xù)航里程是影響消費者購買純電動車的關(guān)鍵因素，“里程焦慮”，依然是新能源車推廣中遇到的主要問題之一。除了少量車型，大部分新能源汽車?yán)m(xù)航里程集中在200KM左右。市場普遍存在里程焦慮感。
另一面，冬季續(xù)航里程下降嚴(yán)重，特別是開起暖風(fēng)后，續(xù)航里程甚至?xí)档?0%。
2.隨著使用，部分車輛續(xù)航里程衰減快。
某專業(yè)汽車網(wǎng)站中，某型號新能源汽車有不少的用戶反饋，經(jīng)過兩年的使用后，純電續(xù)駛里程衰減達(dá)到40%；
3.穩(wěn)定性一般，電氣故障率高。
2015年全國汽車行業(yè)用戶滿意度測評(CACSI)顯示，我國型能源汽車用戶滿意度為65分，較傳統(tǒng)燃油汽車低14分。
除續(xù)航問題外，用戶不滿的重點集中在充電麻煩、時間長、做工、故障率、穩(wěn)定性等方面。抱怨率是傳統(tǒng)燃油汽車的2.4倍。
4.成本壓力大，補(bǔ)貼及政策依賴度高。
2015年新能源汽車銷售主要集中在受限牌政策的北上深城市。其中，上海市銷售38125輛，深圳市銷售17206輛，北京市銷售15556輛，長沙市銷售10375輛，杭州市銷售9047輛，廣州市銷售8138輛，青島市銷售8078輛，武漢市銷售4642輛，西安市銷售2943輛，鄭州市銷售2431輛。
5.系統(tǒng)安全性存疑。
新能源汽車發(fā)展過程中的多次安全事故，引起用戶端對系統(tǒng)安全存在一定疑慮。根據(jù)百人會統(tǒng)計，通過網(wǎng)絡(luò)資料整理的2011年-2016年7月全球電動汽車典型安全事件的不完全統(tǒng)計，49例典型電動汽車著火事件中，2015年火災(zāi)發(fā)生事故為14例，2016年1-7月15例，2015年至今已經(jīng)超過一半，著火事件發(fā)生頻率呈上升趨勢。
針對這些問題，單體電池有話說
（1）單體電芯有嚴(yán)格的低溫性能指標(biāo)要求。
新能源汽車用單體電池都通過了嚴(yán)格行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測認(rèn)證。
-20℃下，新國標(biāo)即要求單體電池放電70%以上，且成組后，受放電發(fā)熱影響，實驗室測試-20℃下可放電85%以上。
（2）單體電芯全充放壽命保障普遍在30萬KM以上。
單體電池出廠時，可保障壽命三元≥1000次；鐵鋰≥2000次。實際上，實測數(shù)據(jù)更高于該數(shù)值。
（3）單體電芯安全性、衰變可預(yù)期。
經(jīng)過嚴(yán)格測試開發(fā)定型的單體電池，針刺、擠壓等濫用條件都無問題，給個1C+額定電壓恒壓隨便充電。
基于單體電池的SOC計算也非常準(zhǔn)確。
那單體電芯的高性能與系統(tǒng)表現(xiàn)的差距都是怎么回事呢？
（1）最主要的一點：單體電芯的測試基于實驗室條件。
電池的機(jī)理是一個化學(xué)反應(yīng)！在不同的溫度條件下，電池存在不同的衰減變化。溫度場造成了電池衰變的不一致。
（2）成組的電池溫度場、電流場分布不均。
電池系統(tǒng)存在電流的傳輸！電池本身的直流內(nèi)阻、電池間連接內(nèi)阻影響著電池發(fā)熱、電壓降、電流場。發(fā)熱不一致造成溫度場差異；電壓降、電流場影響了電池承受的充放電電壓、電流。
（3）成百上千個電池構(gòu)成電池系統(tǒng)，將差異因素也千百倍擴(kuò)大化。
電池系統(tǒng)存在成百上千個電池！內(nèi)阻、容量、自放電等一致性指標(biāo)均顯著影響著溫度場、電流場分布；差異累積！
（4）管理系統(tǒng)的可靠性，保障充電制度的準(zhǔn)確性。
BMS可靠性、準(zhǔn)確性！傳遞給用戶合理的使用方法。
A.不同充電電壓對電池壽命影響顯著。有研究報告指出，每相差0.1V，壽命最高可相差三倍。B.故BMS系統(tǒng)的可靠性，準(zhǔn)確性是電池組性能發(fā)揮的重要保障。C.另外，將上述各種有利于電池性能發(fā)揮的方法傳遞給用戶也非常重要。
（5）通過集約、規(guī)模、智能、穩(wěn)定實現(xiàn)高一致性電池產(chǎn)出及成本控制。
對于材料成本中的結(jié)構(gòu)件，據(jù)了解，不同的容量設(shè)定和結(jié)構(gòu)體系下，每Ah結(jié)構(gòu)成本在0.1~1元/Ah。一般來說，鋁塑膜軟包最低，方型次之，大圓柱最高；同時容量越高，成本越低。但對于小圓柱18650型電池，完全顛覆了這個規(guī)律，其每Ah成本甚至低于鋁塑膜包裝。
這給了我們深刻啟示：只有通過結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)的規(guī)模化，集約化才能有效保證電池的性能穩(wěn)定，同時帶來低廉的結(jié)構(gòu)成本。
小結(jié)
稍微總結(jié)以下，必須要大量的測試工作，找出單體電池的最佳工作環(huán)境，并通過對溫度場、電流場的分析，在系統(tǒng)設(shè)計時盡量創(chuàng)造出這個工作環(huán)境。電池系統(tǒng)要的不是單個電池的優(yōu)秀，而是組內(nèi)所有電池的一致。
90-100分之間分布的電池成組，不如全部80分的電池成組。
BMS發(fā)展相對滯后。
充電環(huán)境對電池性能影響更大！
