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11月10日-12日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會和武漢市人民政府共同主辦的“2023中國汽車供應(yīng)鏈大會暨第二屆中國新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)大會”在武漢經(jīng)開區(qū)舉辦。本屆供應(yīng)鏈大會以“踔厲奮發(fā)，攻堅(jiān)克難——打造安全、韌性、綠色汽車供應(yīng)鏈”為主題，設(shè)置了“1場戰(zhàn)略峰會、1場大會論壇、9場主題論壇”共11場會議，圍繞供應(yīng)鏈安全與布局、新型汽車供應(yīng)鏈打造、傳統(tǒng)供應(yīng)鏈升級、全球化發(fā)展等熱點(diǎn)話題進(jìn)行深入交流與探討，尋找構(gòu)建世界一流汽車供應(yīng)鏈的對策、方法和路徑。其中，在11月11日下午舉辦的“主題論壇一：動(dòng)力電池——前瞻突破，引領(lǐng)發(fā)展”上，合肥學(xué)院教授、安徽省鋰離子動(dòng)力與儲能電池產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研究中心主任楊續(xù)來發(fā)表精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場發(fā)言實(shí)錄： 

各位同行、各位專家、領(lǐng)導(dǎo)，大家下午好！我是楊續(xù)來。今天這個(gè)題目中午有些朋友在問我，你怎么提一個(gè)問號的題目在這兒，大家都是正常表述的語句。到底有多重要，大家都知道很重要，但是重要程度這里我也是做一個(gè)分享，這里面也是我們此前在做產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)中心的時(shí)候大家在討論做哪些課題，我們講的低溫、固態(tài)等等這些點(diǎn)都是要解決的，落到產(chǎn)業(yè)化制造里面也會有一個(gè)點(diǎn)，所以我們說制造一致性。一致性評價(jià)指標(biāo)涉及的非常多，從哪里入手是比較難的話題。

我今天匯報(bào)從這三塊來說：第一個(gè)，闡述一致性本身非常重要；第二個(gè)，這個(gè)一致性如何評價(jià)，我們做過哪些工作；第三個(gè)，一致性管控有一些工作需要做。

今天上午的主論壇，包括我們剛剛經(jīng)歷前面幾位專家所講的這些內(nèi)容，也都說明一點(diǎn)，在電化學(xué)儲能，包括車用和儲能，目前是鋰離子電池在里面占比是最高的，占了90%的份額。有一個(gè)數(shù)字是馬斯克之前說過儲能240TWh的概念，變相的就是說全球如果把這些儲能都上來之后，能解決全球人類的能源使用需求。電化學(xué)儲能尤其是鋰離子電池在行業(yè)里面所起的地位或者它的重要性在這兒。

電池分方形、軟包、圓柱，從外形上看就是這三類。從體系上必須要串聯(lián)和并聯(lián)，必須要串聯(lián)的原因是我們講單體，像磷酸鐵鋰3.2伏，三元3.6伏，它這是固定的。當(dāng)然未來全固態(tài)電池上來，做成雙極電池，它可以做成單個(gè)的高壓電池，內(nèi)串可以做。但就今天來講，它必須是外串和外并的模式，在車用和儲能端基本上是一樣的。

因?yàn)檫@樣一些點(diǎn)，早期的時(shí)候?qū)O院士在一個(gè)視頻里面專門說過這樣的話，就是特斯拉的做法我們不敢做。這個(gè)原因就是因?yàn)樘厮估�早期小電池在里面，大量的串并�?lián)連接點(diǎn)，一致性較難控制。

其實(shí)，電池一致性的影響因素非常多，尺寸是外觀能看到的，更多是在批次一致性，在容量、內(nèi)阻等等這些點(diǎn)，回歸到制程過程里面能看到是哪些？這里面涉及到因?yàn)楸旧碓�材料是否一致，我們講的涂布工藝，壓實(shí)是否一致，注液量是否能保證一致，還有焊接，焊接點(diǎn)的內(nèi)阻是否有差異，如何控制每個(gè)焊點(diǎn)又是一樣，每個(gè)焊點(diǎn)我們講聯(lián)接片，電池與電池的串聯(lián)與并聯(lián)使用過程，聯(lián)接片它的阻抗、材質(zhì)是否是一樣，又是要關(guān)注的點(diǎn)，等等這些都是在制造過程中這些點(diǎn)非常多。除了制造過程，我們在使用過程中，溫度是否能控制一樣？所以一致性涉及到電池整個(gè)制造和使用過程。

此前我們評價(jià)了一款純電動(dòng)汽車電池，早期電池裝車的時(shí)候一致性是非常好的，但是行駛過2萬多公里出現(xiàn)用戶反映說這個(gè)車掉電等等問題。將6串的問題模塊拆下來測試后發(fā)現(xiàn)滿電的串聯(lián)模塊間壓差較少，但是放電的時(shí)候壓差就非常明顯，有的已經(jīng)放到比如說2.0V，有的還在3.0V左右，也就是說在同一串里面的差異非常明顯。在國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟也有一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不管是專用車、乘用車，從故障代碼總結(jié)出來的數(shù)據(jù)來看，動(dòng)力電池一致性差基本上是在方形電池、磷酸鐵鋰或者三元都有的問題，故障占比是比較高的。

同樣在儲能端也是一樣的問題，動(dòng)力電池從2010到2020年這十年的過程已經(jīng)走過了很多，但是同樣在儲能今天不管是2022、2023或者2024，說它是元年的這個(gè)點(diǎn)上，同樣會經(jīng)歷動(dòng)力遇到的問題。也就是說在壓差、一致性問題上，在儲能電站會有一樣的問題。

這是科陸電子發(fā)表的一篇文章數(shù)據(jù)，可以看出來在車用端出現(xiàn)的問題在儲能電站里面一樣會有，這會影響我們儲能電站的安全或者壽命。

基于這些數(shù)據(jù)來看，原先在若干年前大家認(rèn)為梯次利用電池，或者B品電池是可以轉(zhuǎn)到儲能上用的，好的是上車的電池。但到今天我覺得沒有誰再說這個(gè)了，不會說不行的電池轉(zhuǎn)到儲能上去，今天會逐步發(fā)現(xiàn)儲能的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)比車用的要求更高。因?yàn)閺能囉美锩�，一臺車，像大巴200度電、300度電，小車是100度電，儲能電站一個(gè)20尺集裝箱就已經(jīng)裝到5兆瓦時(shí)，就是5000度電的規(guī)模，它一致性的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們講的車用要求要高。

同樣的安全性，那么大的面積在那個(gè)地方，它本身里面裝的電池會更多，它的安全性要求也會更高。同樣今天我們也是在說8000次、10000次、12000次、15000次，原來在車端沒有誰提過這么長的需求，但是至少在儲能端提出這么長的需求。也就是說今天讓你看到我們在車用和儲能這幾年的發(fā)展來說，已經(jīng)能認(rèn)識到儲能端對一致性的要求更高。所以我們看到這個(gè)壽命要求更長，安全性要求更高，某種程度上成本要求更低，相對來說只是對能量密度這一塊不是那么非常極致的追求。但是現(xiàn)在大家在追求儲能模式的時(shí)候，它的能量密度或多或少也有一定的要求，舉例原來裝2兆瓦時(shí)、3兆瓦時(shí)，現(xiàn)在要求裝5兆瓦時(shí)，這5兆瓦時(shí)的電池里面，同樣能量密度要求逐步也在提上來。所以未來大家能看到在儲能電池的空間里面，它比我們動(dòng)力電池要求會更高。

第二個(gè)，在電池一致性評價(jià)技術(shù)方向，我們做了一些工作。首先看北理工吳峰老師這個(gè)大組做的一些工作，大家一直在說并聯(lián)串聯(lián)等等這些工作，這個(gè)工作很多人都在做，前人做了很多工作，當(dāng)時(shí)我們這個(gè)工作的結(jié)果表明，并聯(lián)電池?cái)?shù)越多，電池整體的一致性肯定越差，后來為什么大家把電池越干越大也是有這個(gè)因素在里面。串聯(lián)數(shù)相對多一點(diǎn)對一致性有一定幫助。如果必須要并聯(lián)的話，那就是先并聯(lián)后串聯(lián)，所有產(chǎn)業(yè)一直是這樣做，我們只是把這樣做的機(jī)理或者為什么這樣做的原因以論文的形式做了研究總結(jié)。我們看到今天在儲能這一端更多的是單并一個(gè)電池，串起來之后再通并聯(lián)的模式，這種做法就像我在右下角展示的，就是先串后并的模式，現(xiàn)在如何解決環(huán)流問題，這種模式對電池一致性是不利的。目前行業(yè)可能用DC/DC或者某種技術(shù)方式來解決這些問題，但是串并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對電池一致性的影響是值得關(guān)注的。

同時(shí)，展示一個(gè)若干年前我們在做車用電池的問題，一個(gè)電池包容量衰減非常快，檢測后發(fā)現(xiàn)單體電池本身沒問題，但并聯(lián)模塊中有一個(gè)焊點(diǎn)有問題，直接導(dǎo)致這個(gè)模塊衰減就比別人快。結(jié)合這個(gè)實(shí)際情況，我們在實(shí)驗(yàn)室模擬情況探索了一下，前期大家說聯(lián)接片問題可以通過溫度拿一個(gè)紅外槍掃一下，或者做溫度場分布，看看它到底行還是不行，或者早期焊接的方式，如果經(jīng)歷過前幾年很早的時(shí)候就是拿個(gè)起子或者刀子來撬，看它到底好還是不好，好的撬不動(dòng)，不好的一撬就裂的這種，說明這個(gè)焊接不好。其實(shí)這些點(diǎn)我們能看到基于溫度點(diǎn)的識別早期可能有一定的缺陷，后面逐步會完善。

現(xiàn)在我們講的并聯(lián)點(diǎn)上的溫度點(diǎn)，只有在充電或者放電的末期才會體現(xiàn)出溫度差異，如果前期在并聯(lián)點(diǎn)上如果有虛焊的情況，它根本不會出現(xiàn)有溫度差異，甚至比其他好的點(diǎn)溫度還低。只有在末端才會有溫度差異。但是我們相對講如果在串聯(lián)點(diǎn)上本身就有這種虛焊點(diǎn)，那是比較明顯的，一眼就能看出來，只要一通電那個(gè)溫度就上來了。所以這個(gè)也要判斷在串聯(lián)點(diǎn)、溫度點(diǎn)上本身有一定的差異。

同時(shí)我們也能看到基于這樣一個(gè)點(diǎn)存在，一個(gè)虛焊點(diǎn)存在，它對整體的電壓，對整體的壓差是有影響的。

這里我們講的這種虛焊，到底什么叫虛焊？一般我們講一個(gè)小的鋁的連接點(diǎn)基本上就0.2毫歐這么小的內(nèi)阻的連接點(diǎn)，但是你說0.3毫歐、0.4毫歐算不算虛焊？歐姆定律，內(nèi)阻與電壓和電流直接相關(guān)。只能說盡可能做到連接阻抗比較一致才好。

除了溫度探測，有一些檢測方法也可以做一致性評價(jià)，就是大家講的EIS，這個(gè)EIS這幾年多個(gè)場合都會提到EIS，用于無損檢測。無損檢測現(xiàn)在講梯次利用這一端，大家經(jīng)常評價(jià)到底好還是不好，怎么做這一塊有人會用，當(dāng)然我們在一致性評價(jià)里面也用了這一點(diǎn)。這里面通過整個(gè)模組的EIS，通過模組里面整個(gè)單體之間，串與串之間，整個(gè)串之間的單體，或者是并聯(lián)，每一個(gè)小模組并聯(lián)，都可以通過EIS來做。本身一個(gè)單體是什么樣的，這里舉了幾個(gè)例子，如果單體跟單體有差異，很容易通過EIS發(fā)現(xiàn)。如果單體是一模一樣的，串聯(lián)在里面，通過EIS曲線的形狀就能發(fā)現(xiàn)到底是哪個(gè)點(diǎn)有問題，但這個(gè)技術(shù)對設(shè)備的要求較高。

第三個(gè)，能夠監(jiān)測到一致性問題，后面就是電池一致性的管控。前面是做過的一些工作，我們看一致性既然能夠找到它，其實(shí)長期管控也是能夠發(fā)現(xiàn)的，也是能夠進(jìn)行監(jiān)控的。但是后面相對來說如何管控，我們認(rèn)為還是在于整個(gè)過程的管控。這個(gè)行業(yè)這幾年經(jīng)常出現(xiàn)各種電池廠，大家都知道怎么做，但是差異在哪里？差異比的還是內(nèi)功，內(nèi)功都是這一張圖上，有的是裝備，有的是經(jīng)驗(yàn)，有的是人員的素質(zhì)等等，如何體現(xiàn)出來其實(shí)都是在這個(gè)過程里面。

在實(shí)際過程中大家在做的，更多的現(xiàn)在是用電池管理系統(tǒng)，就是BMS管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。這是目前常規(guī)的大家都是這樣做，如何控制壓差，或者如何保證本身電壓的一致性，這個(gè)是確實(shí)在做的。但是這一塊到目前為止如何做好，行業(yè)里面大家都沒有問題的話，車也就不會出現(xiàn)頻繁報(bào)壓差故障大等等問題，也就是說這個(gè)點(diǎn)本身在一致性這一塊，我們盡管前端感覺控制得很好，但是到過程用了之后，它的問題全出來了。這個(gè)過程中這些點(diǎn)BMS是一個(gè)點(diǎn)，熱管理是一個(gè)點(diǎn)，我們講的制造過程中里面有些問題可能開始沒發(fā)現(xiàn)，在使用過程中逐步放大。也就是說在一致性它是個(gè)活的，它并不是前面分好一致性，后面會隨著整個(gè)時(shí)間和使用過程工況的變化，整體的在進(jìn)行變化。

我們看到在管控的同時(shí)，大家逐步在電池這一端，既然并聯(lián)，因?yàn)椴⒙?lián)之間有些環(huán)流，大家盡可能都在做大電池。大電池比較有代表性的就是18650—21700-46800等等，大家更多講的就是減少外部并聯(lián)，做結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。電池我們講的既然是做成大的，不是就沒有問題了，大方型電池一般是兩個(gè)卷芯，在內(nèi)部泡在一個(gè)電解液環(huán)境里面，其實(shí)內(nèi)部并聯(lián)的環(huán)流問題目前來說單個(gè)大電池也不好解決，所以對于疊片來說如果整體做好之后，它是有一定這樣的優(yōu)點(diǎn)，可能減少內(nèi)部的環(huán)流。但是這種東西怎么說到底是好還是不好呢？相對來說只能說我們盡可能做得一致，但是完全避開是有難度。

余下的一些，設(shè)計(jì)防止外部環(huán)流的這種，尤其在儲能電站里面經(jīng)常會用到DC/DC的設(shè)計(jì)，這里我們找了一些網(wǎng)絡(luò)上的圖片，大家都在考慮如何做讓并聯(lián)對并聯(lián)之間減少環(huán)流，對一致性，對整個(gè)安全或者系統(tǒng)壽命有一定的幫助，從現(xiàn)在設(shè)計(jì)端大家也是逐步在往前走的。

最后在避開電池一致性痛點(diǎn)上，前幾年我們就和行業(yè)相關(guān)專家做過可重構(gòu)電池技術(shù)交流和技術(shù)對接，今年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃也提出了一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)對儲能端提出來叫可重構(gòu)電池儲能技術(shù)。這個(gè)很多單位也都在做相關(guān)研究，我們依然在積極跟蹤和關(guān)注這個(gè)事情。這一塊如果確實(shí)能夠做到可重構(gòu)，和傳統(tǒng)的串聯(lián)并聯(lián)的模式相比，大量使用了電子元器件，用開關(guān)的這種方式，用電路來控制，若這條技術(shù)線如果能產(chǎn)業(yè)化打通的話，電池新的、舊的，不同類型的電池完全可以混在一起用，對于前面所講的各種一致性的事情就可以忽略了，本身可以不關(guān)注這個(gè)事情。

所以我的問題前面說的重要不重要？目前來說所有在一致性這塊是非常重要，不管是從制造到使用，到后面都非常要關(guān)注一致性這個(gè)事情。但如果真的是動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池系統(tǒng)這條線能打通的話，這種技術(shù)能夠產(chǎn)業(yè)化，并且低成本產(chǎn)業(yè)化，電池就不存在今天我們講的一致性問題。

簡單總結(jié)一下，單體電池的不一致性主要來源于制造或存儲過程和使用過程。制造過程中經(jīng)常通過對工藝/設(shè)備精度的控制來降低不一致性，但難以徹底消除。電池的不一致性具有傳遞性和累積性，受多因素交互影響，使用過程中初始參數(shù)的細(xì)微差別會被過程放大�？蓪�(shí)時(shí)觀察到使用過程中的一致性問題，但盡可能提升初始一致性。動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池儲能技術(shù)有望提升電池儲能系統(tǒng)的安全性和能量效率，為構(gòu)建大規(guī)模長壽命低成本電池儲能系統(tǒng)提供了全新的路徑。

做兩頁小廣告，目前也是從技術(shù)團(tuán)隊(duì)做一些產(chǎn)業(yè)孵化的角度來說，做了一個(gè) 7GWh的電池廠國科能源，目前主攻的就是儲能市場，做儲能電池。產(chǎn)品就是300、314這樣相對比較標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，同時(shí)在與省產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研究中心協(xié)同建立一個(gè)獨(dú)立法人的電池研究中心，做電池材料評價(jià)和電池化學(xué)體系研究，接受相關(guān)測試委托，期待與大家建立合作。

我今天的匯報(bào)就這些，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）