穿越「无人之境」，别克微蓝的三元锂电池炼成记

雷锋网按，毫无疑问，动力电池系统是新能源 汽车 电气化技术最关键的部分。同时，随着电动 汽车 市场大门进一步打开，近年频发的电动 汽车 自燃事件也无不在挑动公众的神经。

「如何让电池变得更安全」，成为了各大厂商致力去回答的难题。

8月 20 日，雷锋网有幸前往上汽通用 汽车 动力电池发展中心参观。作为别克品牌“电动化、网联化、智能化、共享化”战略布局的重要落子，别克微蓝 7 和微蓝 6 PHEV 车型的电池组，以及电池组生产线的神秘面纱也由此揭开。

事实上，在 2019 年 4 月，别克就已经正式推出了微蓝 6 纯电动车型，这是别克在中国的首款纯电动产品。不过，当时这款车搭载的电池容量为 35kwh，NEDC 续航里程仅为 301km。

在刚刚过去的 7 月，别克推出微蓝 6 PHEV，搭载别克全新的 eMotin 智能电驱系统。同时期，纯电动 SUV 微蓝 7 问世，基于通用第二代纯电动平台，搭载 55.6kwh 电池组，NEDC 续航里程达到 500km。

不同于大多数车企单纯的向电池供应商购买电池进行组装，上汽通用 汽车 更偏向于深度参与电芯开发的方式，与电池供应商长期合作开发电池。

比如，上文所提到的别克微蓝7和微蓝6 PHEV选用的三元锂电芯，均在LG化学的技术基础上进一步优化了配方与设计，从而使电池的能量密度更高，寿命更长。

微蓝7（左）和微蓝6 PHEV（右）搭载新一代模块化高性能三元锂离子电池组

从某种程度上来说，温度异常是电池安全事故的最大的诱因之一。

对此，别克微蓝7和微蓝6 PHEV动力电池系统采用了通用 汽车 专属的电芯级智能温度管理系统，并根据两款车各自的结构、造型、性能和其他需求进行了度身定制。

微蓝7的每两片电芯间会布置一块导热片，导热片直接与电池组底部的水冷结构相连，可根据电池工况实现主动冷却或加热。电池组底部的水冷结构进出水管采用双流道蛇行设计，更利于电池模组的温度管理。而且，别克微蓝7的电池组还在电芯间使用泡棉隔绝散热，缓解电芯后期充电时膨胀，从而引发安全隐患。

微蓝6 PHEV电池组则采用了通用 汽车 专利的片层液冷技术，每两个电芯之间都夹有带毛细液冷管道的导热片，厚度仅为0.2毫米，冷却液在毛细管道里流动可加快热量的传导。

微蓝 6 PHEV 电池组冷却片

据介绍，这两款电池组的温度适应范围均在 -35℃~55℃。

在用材方面，微蓝7和微蓝6 PHEV的动力电池应用轻量化复合材料，因此电池包的造型比较紧凑轻薄，IP67级密封设计则可保证防尘，以及车辆在涉水时的电池组安全运转。

微蓝 7 电池包底部还采用带加强筋的钢制托盘设计，减小碰撞给电池组带来的伤害。整体车身方面，微蓝7采用高性能BFI一体化车身结构，高强度钢材应用比例高达78%，这也在很大程度上保护了电池包的安全。

通用 汽车 中国前瞻技术科研中心-电池实验室

在全天的参观中，雷锋网一共实地走访了两个地点——通用 汽车 中国前瞻技术科研中心-电池实验室和上汽通用 汽车 动力电池系统发展中心-微蓝7和微蓝6 PHEV电池组生产线。

首先来说说电池实验室。通用 汽车 在美国和中国都有独立的电池实验室，当中设立了自己的电池试制生产线，用于电池原型开发和各类型的试验认证。在每一款电池投放市场前，通用 汽车 会在电池实验室里进行 3-5 年的电芯验证与测试。

据工作人员介绍，通用 汽车 在 10 年前就已开始对电池实验室进行投入。如今，微蓝7和微蓝6 PHEV的电池可在此通过挤压、碰撞、浸泡、火烧、过充、过放、短路、盐雾等10余类极限试验。此外，电池组还会经历涵盖机械、热力学、电气、寿命、性能等各个方面百余项系统与整车测试。

上汽通用 汽车 动力电池系统发展中心则于 2015 年在上海浦东金桥成立，是通用 汽车 全球第二家及北美之外第一家电池装配中心。

上汽通用 汽车 动力电池系统发展中心

别克微蓝7和微蓝6 PHEV搭载的新一代模块化高性能三元锂离子电池组，正是在这里完成组装生产。

电芯堆垛和电池模组装配过程中，电芯和模组的上料、装配、运输和电池模组测试的全线工艺 *** 作全部由机器人或机械手智能完成，自动化率达到100% ；而且，机器人每一次的上料/下料/搬运过程中精度在0.1mm以内。

据工程师表示，整条生产线下来人工检验员的数量并不多，而且，他们只负责对机器的误 *** 作进行纠正。不过，这两条生产线现阶段并不忙碌，在雷锋网探访的当天下午甚至是「停工」状态。

通过数字化技术的应用，微蓝7和微蓝6 PHEV的关键零部件，不仅在装配过程中实现了数据实时采集、监控和预警，还通过完备的产品信息追溯系统，拥有各自的“身份z”。

比如，经过了全线无误的 *** 作的电芯外包装上会打印一个二维码，只有这些带有二维码的电芯产品才能下线，而且，通过扫描二维码还能对该电芯进行精准溯源，追溯产品在何时何地经过何人之手。

另一个技术亮点是超声波焊接。工程师向我们解释道，使用超声波技术来焊接电芯极耳无熔焊缺陷，而且不会对铝、铜等半导体等材料引起高温污染及损伤，减弱了极耳撕裂风险。

超声波极耳焊接

具体来说，该项技术由工业机器人在视觉系统引导下准确定位，自动 *** 纵超声波焊接头，完成电芯正负极极耳的焊接，使电池模组形成通路。此外，针对不同的材料，可以采用不同的超声波焊接技术。

除电芯之外，模组和电池组的安全测试的评估也不容忽视。为了确保别克微蓝 6 PHEV 的片层液冷导热片和微蓝7的液冷回路系统中没有漏点，模组装配线会采用质量流量法进行泄露测试，提高测试精度、缩短测试时间。

模组焊接质量检测方面，若设备焊接存在虚焊、漏焊等情况，则由人工补焊对该点位进行补焊。正如工程师此前所说的：

事实上，通用 汽车 在新能源上的投入远不止于此。

早在 1996 年，通用 汽车 就推出了纯电动车型 EV1，这款车让通用 汽车 成为了电动 汽车 领域真正意义上的先驱，但由于时机不宜，市场环境不成熟，在随后十余年里，通用 汽车 基本上「放弃」了电动 汽车 。

尽管近年来，通用 汽车 开始加大对纯电动 汽车 的研发投入，但仅仅只是从去年发布的别克微蓝 6 而言，NEDC 续航里程仅为 301km，4 个月后，通用 汽车 再次推出了微蓝 6 纯电动版的新增车型，搭载续航里程也增加至 410km——在电动 汽车 已经成为主流的今天，不少造车新势力已经突破了 600 公里续航，微蓝 6 在这一方面并不具备什么竞争力。

不过，通用 汽车 最近已经宣布推出 Ultium 电池系统和第三代全球电动车平台，别克微蓝 7 和微蓝 6 HEVP 也搭载了全新一代模块化三元锂电池组——通用 汽车 也算是迈出了好的一步。

正如大家所了解，动力电池系统是新能源汽车电气化技术的关键部分，其优秀的性能表现离不开电池系统开发验证与电池生产制造技术的有力支撑。作为别克品牌“电动化、网联化、智能化、共享化”战略布局的重要落子，别克微蓝7纯电动SUV和微蓝6插电式混动车搭载的新一代模块化高性能三元锂离子电池组，汇集通用汽车在电池研发、设计、制造和认证等领域数十年体系化的积累与前沿技术的优势，并得到上汽通用汽车动力电池系统发展中心智能化制造体系的保障，打造出业界最高标准的安全性、可靠性以及耐久性动力电池系统。

核心技术领先行业 “三高”优势树立新标杆

通用汽车长期致力于高性能锂电池的开发与生产，在温度管理系统、电池组模块设计、电池封装技术等关键领域掌握领先技术并拥有众多专利。微蓝7和微蓝6 PHEV的动力电池系统严格按照通用汽车全球最高标准的动力电池开发、设计与试验验证流程，根据新车的定位和需求进行专门开发。双车均采用新一代高度集成式模块化设计，在至为关键的电池组模块设计、电芯级智能温度管理系统、三电系统安全、电池封装技术等领域拥有全球领先且完整的核心技术，以高安全性、高可靠性、高耐久性树立行业标杆。

微蓝7（上图）和微蓝6 PHEV（下图）搭载新一代模块化高性能三元锂离子电池组

高比能、长寿命电芯

不同于大多数车企只是单纯地向电池供应商购买电池进行组装，上汽通用汽车秉承通用汽车深度参与电芯开发的理念，与电池供应商长期合作开发电池。别克微蓝7和微蓝6 PHEV选用的三元锂电芯，是基于LG化学领先的技术方案基础上，进一步优化了专属配方与设计，能量密度更高，寿命更长，并具有更好的温度适应性，使得电池组循环寿命得以充分保障。

别克微蓝7的电池组还采用了更多保障安全和寿命的细节设计，如电芯间使用泡棉隔绝散热，缓解电芯后期充电时的膨胀；在电芯框架与散热片使用长螺栓紧固，保证电芯的堆叠稳定性。

电芯级智能温度管理系统

别克微蓝7和微蓝6 PHEV动力电池系统采用了通用汽车专属的电芯级智能温度管理系统，并根据两款车各自的结构、造型、性能和其他需求进行了度身定制。其中，微蓝7在每两片电芯间布置一块导热片，导热片直接与电池组底部的水冷结构相连，可根据电池工况实现主动冷却或加热，从而实现出色的温度均一性和优秀的低温放电性能。同时电池组底部的水冷结构的进出水管采用双流道蛇行设计，也能对电池模组的温度管理带来更多裨益，保证了电池组在-35℃~55︒C的宽泛环境温度下工作性能稳定。

微蓝6 PHEV电池组拥有通用汽车专利的片层液冷技术，每两个电芯之间都夹有带毛细液冷管道的导热片，厚度仅为0.2毫米，冷却液可在毛细管道里流动，更高效地加快热量的传导，有效保证了电芯性能的一致性。其环境温度适应范围宽达-35℃~55︒C，能带来更长久的使用寿命和更加稳定的性能。

微蓝6 PHEV带毛细液冷管道的导热片

高强度集成化的结构安全设计

微蓝7和微蓝6 PHEV的动力电池包根据新能源平台正向研发，度身定制，大量应用先进的轻量化复合材料，使得电池包造型更紧凑也更轻薄，为车身预留了更宽裕的空间。降低重量的同时，微蓝7和微蓝6 PHEV还为电池包提供了更高强度的结构防护：IP67级密封设计，可保证最高要求的防尘和水下1米浸泡30分钟的防水性能，不仅将任何尘埃固体物杜绝在外，而且在车辆涉水时亦保证电池组的安全运转。

微蓝7电池包底部还采用带加强筋的钢制托盘设计，确保轻量化的同时，合理的结构设计为电池组的碰撞安全性带来保障。而且微蓝7车身采用高性能BFI一体化车身结构，高强度钢材应用比例高达78%，A柱、B柱、铰链柱内板、雪橇板、前后纵梁等地方都使用了抗拉强度达到1500Mpa的超高强度热成型钢（PHS），充分保障整车和电池包的强度安全。

微蓝7电池组保护框架

电池组系统安全性

微蓝7和微蓝6 PHEV全方位打造电池组系统、高压系统的安全防护，让用户开起来更安心、更放心。

别克微蓝6 PHEV前舱中的高压线束均采用横向出线，保证在碰撞中高压线束的完整，在关键区域特别采取高压线束包裹防割袖套，有效提供双重保护。同时，高压线束的连接部分都采用二次锁结构，避免高压线的松脱及误触碰；此外，高压线连接的零部件外壳都采用双路接地设计，杜绝因内部绝缘破坏而引起的触电事故。

别克微蓝7具有智能充电保护、充电口双路温度检测、智能故障提醒、碰撞自动断电、电量自动均衡等电池组管理技术，无论行车、充电时，都能够做到对动力电池的电压、温度、电流等状态进行监控，出现问题时会在车内、车外和后台云端协同报警；此外，当发生碰撞后，高压系统能同时满足“电压安全评价”、“电能安全评价”、“物理防护安全评价”、“负载绝缘电阻评价”四项要求，超过国标（国标仅要求满足四选一）。其双重冗余的主动断功能，能在碰撞后1秒内断开继电器、5秒内完成主动放电电压降低到60V以下（国标要求为60s），并可在车外强制关闭高压系统和气囊系统，确保事故后救援安全。

微蓝6 PHEV动力电池系统接触总成

安全、耐久性试验认证

通用汽车在美国和中国都有独立的电池实验室，当中设立了自己的电池试制生产线，用于电池原型开发和各类型的试验认证。在每一款电池投放市场前，通用汽车会在电池实验室里进行3-5年的电芯验证与测试。

微蓝7和微蓝6 PHEV的电池通过挤压、碰撞、浸泡、火烧、过充、过放、短路、盐雾等10余类极限试验，其中振动试验时长是国标的9倍，高低温交变试验时间是国标的10倍，腐蚀强度试验的时长达到国标的12倍，并在温差范围-40℃~85︒C的环境舱下，模拟极热、极寒、高海拔地区的使用工况，确保电池结构安全。电池组还会经历涵盖机械、热力学、电气、寿命、性能等各个方面百余项系统与整车测试，确保电池组在更长生命周期使用过程中的安全性。

通用汽车中国前瞻技术科研中心-电池实验室

智造体系赋能 生产管理严标准、高品控

上汽通用汽车动力电池系统发展中心于2015年在上海浦东金桥成立，是通用汽车全球第二家及北美之外第一家电池装配中心，与通用全球同步专攻电池系统的设计、研发、测试、生产等，规划产品线覆盖轻混、全混动、插电混动（含增程式）、纯电动等全系新能源车电池组。其采用与通用汽车北美一致的、全球领先的组装工艺、技术标准和品控管理，基于自动化、数字化、网联化智能制造体系，为上汽通用汽车全面发力新能源战略提供可靠保障与强大助力。别克微蓝7和微蓝6 PHEV搭载的新一代模块化高性能三元锂离子电池组，正是在这里完成组装生产。

上汽通用汽车动力电池系统发展中心

工艺 *** 作自动化率100%

电芯堆垛和电池模组装配过程中，电芯和模组的上料、装配、运输和电池模组测试的全线工艺 *** 作全部由机器人或机械手智能完成，自动化率达到100%，避免人工 *** 作带来的安全风险，确保每个电池模组产品的一致性，提升了电池的质量可靠性。

电芯上料

高规格工艺精确度

电芯堆垛和电池模组装配工艺中，机器人每一次的上料/下料/搬运过程中精度在0.1mm以内，极大提高了产品的装配效率、准确性和质量稳定性。在装配工序后，还通过压力控制复查确保整体质量的稳定性。

模组堆垛

可智能追溯关键零件

通过数字化技术的应用，微蓝7和微蓝6 PHEV的电池组电芯、模组堆叠电子元件、高压线束等每一个关键零部件，不仅在装配过程中实现了零部件数据的实时采集、监控和预警，确保生产有序进行，而且还通过完备的产品信息追溯系统，拥有各自的“身份z”，可精准进行后续追溯。

超声波极耳焊接

采用先进的超声波焊接技术焊接电芯极耳，不仅无熔焊缺陷，而且可针对不同的材料，采用不同的超声波焊接技术。其优势在于不会对半导体等材料引起高温污染及损伤，减弱了极耳撕裂风险，保证了电芯的安全性，尤其是便于焊接类似于铝、铜这类高热导率及高电导率的材料。该项技术由工业机器人在视觉系统引导下准确定位，自动 *** 纵超声波焊接头，完成电芯正负极极耳的焊接，使电池模组形成通路。

超声波极耳焊接

三连测三层级，生产质量全线保障

电池装配过程中分电芯、模组和电池组三个级别，都需要分别进行功能性、电性能和电气绝缘等安全检测和评估，保证电池装配线安全生产和出厂产品质量。

其中电池组的电性能测试需要通过高热灵敏度、-20℃ ~350℃超宽温度范围的红外热成像探测技术，实现非接触的全产品轮廓范围内的实时温度变化监测，确保微蓝7和微蓝6 PHEV动力电池系统的质量和测试安全；通用汽车专利的焊接电阻检测设备可以进行模组焊接质量检测，若发现焊接存在虚焊、漏焊等情况，则由人工补焊对该点位进行补焊；为了确保别克微蓝6 PHEV的片层液冷导热片和微蓝7的液冷回路系统中没有漏点，在模组装配线还会采用质量流量法进行泄露测试，提高测试精度的同时更缩短测试时间。

电池模组电测

依托通用汽车全球领先的电气化技术和经验积淀，上汽通用汽车在电池研发、设计、制造和认证上均具有强大的实力，为别克微蓝新能源产品的动力电池带来具有行业一流品质、超高的安全性和可靠性优势。作为别克品牌今年布局新能源战略的重磅产品，别克微蓝7与别克微蓝6 PHEV都基于通用汽车新能源车型平台打造，不仅搭载了通用汽车全球领先的电气化技术，凸显业界独树一帜的超高安全性和可靠性，同时还以令人惊艳的颜值、宽敞越级的空间、极致平顺的驾乘体验、新潮酷炫的科技以及超长续航里程，在各自细分市场树立主流合资品牌的价值标杆。凭借全方位的“出圈”实力，全新别克微蓝双车将成为无论是“颜值控”、“续航控”还是“科技控”都能心满意足的新能源产品，为他们带来高品质出行的“来电”体验。

透射电子显微镜，简称透射电镜，英文名为Transmission Electron Microscope，缩写为TEM，是一种利用高速运动的电子束作为光源，穿透固体样品，再经过电磁透镜成像的显微镜。

透射电镜由电子光学系统、观察记录系统、真空和冷却系统以及电源系统等组成。电子光学系统又可分为照明系统和成像系统两部分，它们和观察记录系统一起置于抽真空的镜筒之中。样品台在照明系统和成像系统之间（图5-3）。

图5-3 透射电子显微镜结构示意图

（据日本JEOL株式会社）

透射电镜的成像原理与光学显微镜类似，其图像是成像平面上由透射电子密度的差异所形成的明暗不一的衬度像。这种密度差异可通过荧光屏或照相底片的转换进行观察。按其衬度来源的不同，透射电镜图像可分为质厚衬度像、衍射衬度像、相位衬度像和Z衬度像四种。限于篇幅本小节简要介绍常用的质厚衬度像和衍射衬度像。

质厚衬度像的衬度是由样品的质量和厚度的差异所引起的。它适合于对炭黑等非晶质样品进行观察。衍射衬度像，简称衍衬像。它的衬度是由样品各部位满足布拉格（bragg）衍射条件的程度不同所引起的，它所反映的是样品各部位对入射电子衍射强度的差异。衍衬像可分为明场像和暗场像。明场像（Bright-Field Image，缩写为BFI）采用透射束成像，所形成的是亮背景上的暗像（图5-4）。暗场像（Dark-Field Image，缩写为DFI）只选用某一衍射束成像，所形成的是暗背景上的亮像。由于衍射衬度与衍射条件密切相关，对晶体内衍射面网取向的变化十分敏感，因而是研究晶体缺陷的有力手段。

长期以来，透射电镜的图像都是通过观察室的荧光屏进行观察，用照相底片进行记录的。近年来可在照相底片位置配备CCD相机使图像数字化，便于用计算机储存。

图5-4 泰州陨石中橄榄石位错的明场像

（张富生提供）

透射电镜最突出的优点是图像分辨率和有效放大倍数高，其点分辨率（图像中可分辨的两点之间最短的距离）约为0.17～0.20nm，晶格分辨率（晶格条纹像中条纹间最短的距离）为0.1～0.14nm。经球差校正的透射电镜，分辨率达0.08nm，能放大100万倍，几乎能分辨晶体中所有原子的排列。

透射电镜另一个特点是，在成像系统中插入一选区光阑就能够获得电子衍射花样，在观察图像的同时在原地进行结构分析（请参阅本章第四节）。电子衍射与X射线衍射的原理基本相同，所获得的衍射花样也很相似。

透射电镜对样品的基本要求是：①为了使电子束穿透样品，其厚度应在100nm以下；②在制样过程中，样品的超微结构必须得到完好的保存，应严格防止样品结构和性质发生改变以及样品遭受污染等；③样品应牢固地置于直径为3mm的专用铜网上，以便能经受电子束的轰击，并防止在装卸过程中的机械振动而损坏；④样品必须导电。对于非导电样品，应在其上喷一层很薄的碳膜。对于地质样品，通常是先磨制成薄片，并在偏光显微镜下进行观察，选择需要深入研究的部位，切割取下，黏结在铜网上，再置于离子减薄仪中进行减薄，直至局部穿孔，其边缘部位即可在透射电镜下观察。

配备了X射线能谱仪的透射电镜，在观察图像的同时还可在原地进行微区的元素成分分析。

---