新能源乘用車所使用的三元動力電池壽命質(zhì)保要求8年或15萬公里甚至更高假設(shè)充滿電一次能跑400公里那么電池包的壽命需要有400-500次如果折算到電芯上考慮整車使用過程中一年四季溫度差異和電芯的性水平主機廠要求單體電芯的循環(huán)壽命常溫需要達到1500到2000次以上的水平高溫也需要達到800到1000次以上的水平。
如果電芯的循環(huán)壽命實際測下來同目標有較大的差距那么這種情況我們一般定義為循環(huán)失效需要進行失效分析找到其失效原因給出針對性的解決方案進而達到客戶的壽命目標要求。
對于動力電芯研發(fā)的工程師來說循環(huán)失效是我們在開發(fā)階段經(jīng)常遇到的問題大致可以分為跳水型和直線Fading型示意圖如下:
由于失效電芯不可復(fù)制如果拿到馬上就去拆解可能錯過部分重要的無損分析較為遺憾;如果事無巨細沒有特別明確目標高大上的測試都來一遍(GCSEMCPICP扣電對稱電池等)終的測試結(jié)果也難以得出有效的結(jié)論無法支持我們下一步的改善。筆者在方形電芯開發(fā)過程中結(jié)合自己做的循環(huán)失效問題分析的一些體會針對分析的思路做以下分享:
分析思路是主要按照PDCA法則來進行具體如下圖:(也可選擇5Why3W2H8D等只要能解決問題即可重在靈活運用)
分析的步要去思考:
真正的問題是什么?
循環(huán)跳水更深層次的問題是什么?
如何去挖掘?
...............
要回答這些問題數(shù)據(jù)排查和搜集是必不可少的可以
電芯整體分析:小電流恢復(fù)判斷容量損失是否可以恢復(fù);EIS分析對比失效電芯的阻抗變化;如果有需求需要觀察電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化也可以進行CT分析看失效電芯內(nèi)部JR的狀態(tài)變化(費用較高)。
電芯設(shè)計排查分析電芯的設(shè)計是否合理如材料體系搭配是否合理CB是否合適壓密是否過大等;
測試過程排查觀察是否在測試環(huán)節(jié)有異常同時要查看過程測試的DCR膨脹力C/D等數(shù)據(jù)觀測拆掉電芯夾具后電芯是否鼓脹等;
制程數(shù)據(jù)排查分析在電芯制造的各個環(huán)節(jié)來料和過程數(shù)據(jù)是否有異常排查