葉際平

車(chē)載動(dòng)力電池的分析解析技術(shù)，主要用于電池安全性、壽命智能型預(yù)測(cè)與新型固體電池的開(kāi)發(fā)。

BMS對(duì)電池組主要采用主動(dòng)控制的方法，而電池里面的材料不會(huì)反映到BMS上面。它不會(huì)像人體一樣，有大腦、有神經(jīng)、有器官，BMS對(duì)電池組的控制缺乏具體的數(shù)據(jù)支持，因此，電池有時(shí)候處于過(guò)度保護(hù)或處于保護(hù)不足的狀態(tài)。

固態(tài)電池技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)大概有四個(gè)階段，第一是研究，基礎(chǔ)研究、要素研究；第二是開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)性開(kāi)發(fā)、功能性開(kāi)發(fā)；第三是工藝，也就是做工程；第四是要做成商業(yè)化，包括商業(yè)模式、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)、市場(chǎng)戰(zhàn)略。

如果要從一個(gè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到另一個(gè)設(shè)計(jì)，就要產(chǎn)品做到功能化、商品化和產(chǎn)業(yè)化，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中有很多難題。并且，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和最終供應(yīng)階段，也存在很多的技術(shù)難題，我們要做很多性能實(shí)驗(yàn)、耐久實(shí)驗(yàn)，但這還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，要做很多材料分析和解析，用技術(shù)分析和解析打開(kāi)技術(shù)難題。

電池材料也是有基因的，材料基因就是它的材料工藝，它決定了材料先天的體質(zhì)，電池材料是一致還是不一致，和它的壽命有很大關(guān)系。目前，BMS通過(guò)主動(dòng)控制材料來(lái)控制電池，如果能夠知道電池的先天體質(zhì)，就可以均衡控制材料，來(lái)優(yōu)化整個(gè)BMS系統(tǒng)。

那么，什么是材料解析？基本有兩個(gè)解析的方法，一個(gè)是用光束，用普通的電子束或者離子束，就能夠得到材料各種微觀的形貌、微觀結(jié)構(gòu)、組成、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)狀態(tài)等，可以用納米物性了解各種材料本質(zhì)的差異存在哪些方面。通過(guò)這些差異可以知道材料先天的本質(zhì)，才能做出一個(gè)好的電池來(lái)。

我認(rèn)為，目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)該建立一個(gè)材料工藝電池pack的公共服務(wù)平臺(tái)。比如說(shuō)，就像開(kāi)醫(yī)院，不僅要有外科，還要有內(nèi)科，對(duì)關(guān)鍵工藝要開(kāi)處方這樣一個(gè)醫(yī)院。因?yàn)椴牧系墓β?、容量、安全與它內(nèi)部各種各樣的因素是有關(guān)系的，比如，鋰的遷移速率、有效鋰量的降低、內(nèi)部電化學(xué)系統(tǒng)局部破壞和整個(gè)系統(tǒng)破壞與材料是有密切關(guān)系的。還有，電池容量與有效鋰電的量關(guān)系也是非常大的。比如，負(fù)極材料產(chǎn)生的SEI膜，和電池壽命、安全性有很大關(guān)系。因此，我們要去看各種各樣電池的SEI膜如何形成的，也可以用各種各樣的化學(xué)分析手法，來(lái)測(cè)量鋰是怎么變化的，從而可以測(cè)出SEI是有機(jī)的還是無(wú)機(jī)的，知道電池的衰老是與有機(jī)有關(guān)還是與無(wú)機(jī)有關(guān)。電池的容量也與局部的電化學(xué)系統(tǒng)破壞有關(guān)，比如SEI膜表面會(huì)導(dǎo)電，這是短路破壞的地方。我們來(lái)分析電池的安全性，比如，電池在著火之前，與正極的熱分解是有關(guān)系的。這樣，就可以通過(guò)各種各樣的熱分析手法來(lái)測(cè)電池在正極分解時(shí)的溫度是多少，產(chǎn)生的熱量是多少。如果做電池能夠達(dá)到這個(gè)地步，就不會(huì)存在安全問(wèn)題。我們可以在測(cè)過(guò)SEIVA后，就知道剩下來(lái)的鋰量是多少，來(lái)把握電池的安全性。一個(gè)安全性很高的電池，電池SEI應(yīng)該是安定的，如果SEI是安定的，電池就絕對(duì)不會(huì)發(fā)生任何的安全問(wèn)題。

目前，我正在做的一個(gè)非常重要的事，就是前面提到的建立一個(gè)材料工藝電池pack的公共服務(wù)平臺(tái)，希望它能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，能夠?yàn)檎麄€(gè)中國(guó)的電池廠家或者汽車(chē)廠家、整車(chē)廠來(lái)提供這樣的服務(wù)。在這個(gè)平臺(tái)上，所有的分析數(shù)據(jù)應(yīng)該是公開(kāi)的，并且能夠了解真正的電池組健康狀態(tài)是什么樣的。同時(shí)，我們也會(huì)開(kāi)發(fā)很多新的設(shè)備，做很多各種各樣的工藝?yán)匣瘔勖姆治觯⑶医o出相應(yīng)的提案。這個(gè)平臺(tái)也會(huì)做全固體的鋰離子電池，目前，在日本最受追捧的是硫化物，我們也會(huì)對(duì)硫化物做很多的研究和開(kāi)發(fā)。因?yàn)榱蚧锏谝皇腔瘜W(xué)穩(wěn)定性，第=是界面的電阻和電抗較低，第三是能夠開(kāi)發(fā)新的生產(chǎn)工藝。

全固體鋰電池最主要的問(wèn)題，就是要降低界面的電阻。如果要開(kāi)發(fā)新的界面構(gòu)造和研究物性分析的方法，就要在實(shí)際工作中的進(jìn)行觀察。比如在充放電的時(shí)候，能看見(jiàn)它里面的壓力是多大，裂縫是如何產(chǎn)生的。如果能夠做到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)、材料研究和理論計(jì)算同時(shí)進(jìn)行，就能加快開(kāi)發(fā)的速度和降低開(kāi)發(fā)的成本。最后，要提高燃料電池的關(guān)鍵材料的能量密度，現(xiàn)在國(guó)際上能量密度是3.1Kw/L，希望在兩三年以后，我們能達(dá)到6 Kw/L以上。

（本文根據(jù)作者在“2018中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇”上的演講整理，未經(jīng)本人確認(rèn)。）