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新能源汽车能源供应模式的现在与未来 内容实录

2012-01-06 19:48:51 零排放汽车网-专注新能源汽车,混合动力汽车,电动汽车,节能汽车等新闻资讯 网友评论 0

姜久春:女士们、先生们,大家上午好!非常高兴我能够主持这个论坛,这个论坛讲的是“新能源汽车能源供应模式的现在与未来”。我想,从我

姜久春:下面一位演讲嘉宾是威海东升科技有限公司总经理王庆生先生。

王庆生:大家好,我来自威海东生,我们今天主要讲的是“多孔态”聚合物锂离子动力电池及隔离膜与系统集成技术。现在大家都在讨论电池,刚才张也提到了,电池占到我们整车近50%的比重。作为我本人研究电池材料,对这一块也非常关注,近5年的发展计划,当然有很多专家和行业的人都提出了一些看法,但是我还是比较有自信,有信心,我在这里也阐述一下,中国电池的发展和我们公司在行业中一个技术和水平问题。我先说一下“多孔态”聚合物锂离子动力电池,我们提出了一个“多孔态”的,区别于凝胶态。这是我们公司的简介,在威海,就不过多介绍了。

下面重点说一下我们这个产品的特点,我们公司这个产品的隔膜技术非常独特,因为我们在国内首家采用有机无机复合膜技术,在这里阐述了一个新的名词就是“多孔态”。我们的产品获得了一些资质,特别是在军品上,已经通过国家的资质认证,这是在一些201、欧盟的认证。我本人在俄罗斯从事研究工作,所以我们跟俄罗斯大学合作比较多,在国内有为数不多的四所学校跟我们从事一些材料和技术学的研究,这是我们的实验室,欢迎大家去参观。

这个数据来自第52届日本的电池研讨会,也是日本情报所的一个统计数据。在2012—2020年的动力电池发展趋势,红色的部分显示,锂离子包括聚合物锂离子动力电池的发展,在未来10年中呈上升趋势,而且给锂离子电池带来新的发展机会。这是动力电池和市场成长的比例图。我们现在看一下,动力电池应该具备怎样的条件,什么样的电池可以成为动力电池,做电池的厂家很多,我们现在据不完全统计,已经在700家有左右了。但是真正做动力电池的不多,还有,什么样才叫动力电池?我们想有几个重要的条件,首先要安全,因为在这里大家最关心的,包括整车使用,对这个电池的安全性很关心。再一个就是对它的温度窗口,即工作环境问题,我们希望在高和低的温度环境下都可以使用。还有就是功能性的问题,车在爬坡启动的时候,在雪天、工况不好的情况下使用的时候,希望电池提供更好的便利性。

要解决这些方面的问题,需要从方方面面去解决,我们在电池基础方面,不光是技术的问题,还要从材料、工艺、结构,包括系统方面都要去研究它。这次国家的863项目提出来,85瓦是磷酸铁锂提出来的,在后面的技术里也提到今年或者是未来3年中提到150瓦,其实我们公司很接近。主要的原因来源于什么?因为我们采用三元复合材料,其他的产品已经罗列了。我们看一下技术创新性,作为电池,大家很关心,在五大材料力,电池、正极、负极、隔离膜、电解液,其实唯独在国内没有形成产业化,就是隔离膜技术,其实在国内研究的比较少,在这方面的应用和研究工作还是存在一些发展的空间。我们公司在这方面一直致力于在研究什么呢?它区别于传统的隔离膜,右边是日本的隔离膜,左边这个是我们东生的隔离膜,纯粹的材料膜制造的时候是有完全不同的方法,这是美国的膜。

其实我们在讨论电池安全的时候,大家很关注体系问题,在安全性上,一个就是电解液,一个就是隔离膜,再一个就是正极。它们三者之间有不可分割的关系,但是如果我们来解决电池工作的条件,或者是它存在的能量交换问题,我们首先要考虑交换模式,我们先考虑电解液怎么样进行交换,存在的模式怎样,要解决怎样的问题。所以,下面继续介绍,在电池设计上,一种是从物理层面,一种从化学层面,怎么解决这些安全问题。

这是市场上的一些工艺模式,一种是卷绕的,一是中爹层的,还有我们东生的叠片,有什么区别呢?大家可以看到,其实我们在解决什么呢?我们在化学里非常注重叫极化问题,我们在充放电的时候,电池的均一性要解决,第二,温度是影响化学反应的主要因素,如果把温度降下来,或者是降很低,能解决它的极化问题,起码可以延长寿命。我们采用了很好的设计,解决了现在大家非常关心的电池寿命问题,充放300次以后,为什么出现离散性,因为电池动力学就是这样的,为了让它不脱落、或者少脱落,我们要保持它的能量,或者后期的动力离散性,解决它物理层面上的电流充放电的时候,尽量减少浓差极化。再有,从材料上来看,这是目前大家用的最多的几种材料,但是现在主流市场上用的都是磷酸铁锂,但是我们一直采用三元复合,从正极材料来看,它的发展包括应用还有很多,未来3—5年之内,还会有新材料出现。我们公司也在一直致力于这方面的研究,现在新的体系上已经出来了,新材料体系的发展是未来下一步发展的目标,解决大家最关心的价格,争取降到两块钱一个瓦时,当然,现在肯定还需要一点时间,但是我们觉得3—5年之内肯定会解决。

大家也关心磷酸铁锂和酸盐材料的特点、区别,包括应用上的差异。其实,我们一直在强调,每种电池的应用不在于它能采取哪些材料,而在于怎么样把材料用好。每一种材料都有优劣势,如果我们把稳定性做到最好,就可以做出好电池。在我们磷酸铁锂中,大家无论是搞材料还是搞电池的,都不会回避这个问题,因为确实它有它的优势,包括大规模充放电性,还有工况环境下,后期的离散性,当然,这是整个工业设计上的体系问题,如果我们把整个体系放到一个平台上去考虑,把劣势抑制住,把优势发挥出来,我觉得这是最重要的。我们公司为什么要采用三元复合材料,和磷酸铁锂比有哪些优势,降低温度,当然大家说三元的安全性不好,怎么办?大家有一个误解,三元复合和磷酸铁锂并不是安全性有差别,而是氧化放热温度。一个电池要做得好要考虑整个体系的问题,不是说单极正极用谁的,正重要的是整个体系和结构架构的问题。这是我们三元复合材料的循环体系,我们对这个点做了55度的测试,800个循环能量比,包括有25度的。这是一个倍率曲线图,我们主要考虑了在3系、5系放电下,温度的提升。它在零下40度和零下50度的应用,主要是给军品,这里就不多介绍了。这是零下40度的,是一个模块,还有两期倍率的整个放电体系线。

我们做了这么多,从材料、结构包括设计上,其实就是解决电池的点和热的转化问题。如果说在电池设计过程中,或者在应用使用过程中,在充换电使用过程中,它的产热量很小,就可以保持延长电池的使用寿命。刚才我们也说了,我们的隔离膜和日本隔离膜最大的区别是什么呢?我们隔离膜的比表面积是日本隔离膜的8—10倍,我们解决了吸液率和保液率问题,其实解决了离子交换速度和交换通道的问题。传统的锂离子电池,隔离膜起的作用也有,但是绝大多数是靠电解液进行交换,但是我们可以面对面的交换,中间这个膜起大了半电解质隔离膜的作用。大家想,如果十个人排队从这个门走,现在增加到一百人,压力就变大了,但是我们的孔增加了10倍,其实我们还是保持了它的阳离子交换速度,始终让它在化学反应的时候,保持它的交换量和交换速度。

看一下我们整个的产品,这上面列了五个方面,刚才已经简单介绍了一下。这是我们电池的产品系,我们的产品从电池做到模块,其中也包括电池的隔离膜,这是模块的测试,在30%情况下的温升情况。这是电池组,大家可以看到,我们这个模块的设计,考虑到软包电池的组装模式是非常关键的,而且大家知道,在环境工作温度,其实在车上应用,特别在像高温地带,深圳、华南地区,还有温度,即使电池不产热,它的工作情况也是非常糟糕的,所以我们在设计电池组装的时候,一定要考虑到车在启动运行过程中能够把热量带走,或者进行交换,这是我们模块的一个SOC的状况。

我们在做电池的时候,其实我们公司也自己研究、保护系统,BMS控制管理系统。因为大家都知道,保护系统一般在BMS里都提到了,就是电池的管理系统中有这种保护或均衡。因为这里刚才也有专家介绍了做BMS方面的经验和技术,但是我们在这个过程中还是采用两种模式保护,一种是采用BMS,一种是采用硬软件双控系统,所以,我们非常关注与硬件和软件并轨保护,双控系统。大家知道,电池的均衡在后期使用是非常关键的,因为电池再做得好,双胞胎兄弟也有不一样的地方,一千多颗电池,特别是在工况情况下使用,倍率、爬坡、变速,由于浓差极化,会造成处理不均衡,早晚有一个会被淘汰。怎么办呢?我们就要延长它的寿命,有效提升它的使用效率。其实,后续发现要在均衡上做大量的工作,但是现在一般的BMS上做到3A、1A很少,或者采用主动均衡、被动均衡,所以我们在这里提出了一种叫主动均衡,现在这种产品已经批量用于小车上,这是它的效果图,可以看到对离散性的控制。

我们在电池的使用安全上非常关注,不光在电池的生产制造中,而且在使用应用中也同样不可避免的,所以我们就像飞机一样采用黑匣子管理,或者是在充电器终端上,或者车上面要加上充电控制,和电池密不可分的。其实我们在讲这些过程中,把电池做好,还要把应用和管理做好。但是现在因为各厂家的针对性,做BMS的做BMS,做电池的做电池,中间总是有脱节。大家可能觉得我们做得太杂不专一,没办法,我们是一家在做这些的环节,我们从“多孔态”到三元复合材料,因为市面上没有针对我做的这些东西,包括这些设备也是我自己做的,所以带来了我们必须要把这种体系建立起来完善它。

那么怎么来控制离散性等等,这些在应用中非常关键,我们在生产工艺上有很多的方法,但是,我其实在这里要说的就是为什么很多车会着,或者电池使用中会出现着火的现象?如果涉及到电池,我觉得就是一个短路的问题。所以,怎么处理这个问题,我们在隔膜的测试和电池绝缘性上,要严格控制测试,一般在600伏下进行绝缘测试,包括电机的安全性。

这是我们整个的系统介绍,这是我们的自动化装备研制。我们电池的整个电极有什么特点呢?第一,有多孔电极,结构设计非常独特,使我们的产品有了独特性。第二,我们有自主知识产权和隔离膜技术。还有,我们全套的服务,从材料一直做到管理控制系统,交钥匙工程,这是我们产品的模式化。我们在电池价格上也跟各家做了比较,这个是尼桑的,这个是通用的,这是我们服务的一些车厂、客户和车型。这是我们在国际上的合作,这里值得提一下的,我觉得也是代表我们中国电池界的,俄罗斯2014年冬奥会的电池指定东生来供应,俄罗斯航空局的部分电池使用了东生。在军品上我们也有一些不俗的表现,这里就不过多介绍。这里我演示一下东生电池的安全性,从穿刺、海水浸泡、剪碎、捶击、挤压,零下40度到零下70度的温度冲击,以下状态都是满电状态下,除了挤压挤碎,它的安全性非常独特。

以上就是我跟大家分享的内容。谢谢!

姜久春:上午的演讲就到此为止,我们休息10分钟,10分钟之后还有一个沙龙。

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作者: 来源:第一电动网

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