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【第二届中国新能源汽车高峰论坛】黄良红:车用动力电池关键要素分析

2015-12-24 17:39:31 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

在2015第二届中国新能源汽车高峰论坛暨总工技术交流会上,惠州亿纬锂能股份有限公司副总经理黄红良做主题为“车用三元动力电池的应用与发展”的演讲。

2015年12月16-17日,作为国内新能源汽车技术交流最具影响力的峰会,2015第二届中国新能源汽车高峰论坛暨总工技术交流会在深圳隆重召开。峰会历时两天,以“整车安全设计及技术路线、关键零部件安全设计及测试、新能源汽车整车及关键零部件安全测试与标准、新能源汽车运营模式创新及电动物流车产业发展”为主题,共举办三十余场主题演讲、2场互动沙龙、2场行业专家及技术总工交流会、10余场高端访谈。本届大会高举技术交流的大旗,务实而接地气,吸引了近600人到场参会。作为大会主办方和电动汽车行业专业网上平台,对本次峰会做全面回顾和总结。

【第二届中国新能源汽车高峰论坛】黄良红:车用动力电池关键要素分析 

惠州亿纬锂能股份有限公司副总经理黄红良做主题为“车用三元动力电池的应用与发展”的演讲。

以下是黄红良的演讲内容:

一、亿纬锂能介绍

(一)公司概况

1、发展历程:

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①亿纬锂能上市至今,已形成锂原电池、锂离子电池、电源系统、电子烟核心业务。

②产品覆盖智能:电网、交通、安防,储能,动力电池,电子烟,特种行业等市场。

2、研发实力:

①2015年:国家知识产权局认定为 “国家知识产权优势企业”

②2014年:“EVE-4850 型通信用后备式锂离子电池组”通过泰尔认证

③2013年:“锂电池关键技术与材料国家地方联合工程研究中心”获得国家发改委批准

④2012年:由省科技厅批准“建设具备国家工程中心实力的锂电池工程中心”

⑤2011年:由省科技厅认定为省级“企业重点实验室”

⑥2010年:由省经信委认定为首批50家“省战略性新兴产业骨干企业”之一

⑦2010年:由国家人力资源部批准建立“博士后科研工作站”

⑧2010年:由省科技厅认定为广东省“百强创新型企业培育工程”示范企业

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3、产品与市场

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4、动力电池

(1)高性能动力电池国内领先水平

①磷酸铁锂电芯(LFP)

荆门基地:200亩

产品:专门生产磷酸铁锂电芯;方形铝壳,50、60、75Ah。

产能:2015年底,0.8GWh;预计2016年底,2.0GWh。

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②三元电芯(NCM&NCA)

定位:车用高端市场、全自动化生产。

产品:18650、21700。

产能:2015年底,产能30万只/D,0.7GWh;2016年6月,产能60万只/D,2.0GWh。

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(2)18650生产线—全自动化进口设备

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5、电源系统

(1)电源系统生产能力

①现生产能力:800套/月

②2016年2月:2000套/月

③2016年6月:3000套/月

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(2)成组技术:软连接、电阻焊、超声波焊接

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二 、车用动力电池关键要素分析

(一)关键要素1:安全性

1、安全性影响因素

①引入“安全边界”或“本证安全性”概念:

车用动力电源系统的安全目标:即使系统中单个或多个电池发生安全事故,整个电源系统仍是安全可靠的。

②单体电芯:

关键材料的选择;18650电芯/方形金属壳电芯的安全设计;能量小。

③连接方式设计:

类似特斯拉焊接方式(铝丝,超声波焊接),相当于每个单体电芯带保险丝,增强安全性。

④系统设计:

采用灌胶工艺,避免连锁反应;冷却设计(风冷或液冷)。

⑤BMS管理   

2、灌胶工艺

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充电时的温升

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放电时的温升

结论:充放电温升降低,且温度场更均匀。

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短路试验

结论:表面温升速率变小

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耐热性:热重及DSC数据

结论:在220℃发生热分解,在310℃有较强发热。

3、连锁反应

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(二)关键要素2:比能量

①磷酸铁锂电池(方形铝壳电芯):

单体电芯,比能量120Wh/kg;系统,比能量90~95Wh/kg。

②三元电芯(18650-2.2Ah):

单体电芯,比能量180Wh/kg;系统,比能量115~120Wh/kg。

③三元电芯(21700):

单体电芯,比能量210Wh/kg以上;系统,比能量135Wh/kg以上。

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④18650三元电芯比能量密度提升:

2.2Ah→2.6Ah→2.9Ah→3.2Ah;比能量密度从180Wh/kg逐步提升240Wh/kg。

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(三)关键要素3:循环寿命

①磷酸铁锂电芯:

技术成熟,循环寿命可达3000次以上。

②三元电芯(圆柱):

0%—100%SOC:800—1200次;10%—90%SOC:1000—1500次。

③三元电芯(软包):

2000次以上(LG,达到3000次以上)

④成组循环寿命:

单体电芯循环寿命的80%。

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⑤三元电芯(圆柱)提高循环寿命:

i 单体电芯循环寿命:达到2000次以上;

ii 全自动化生产,保障单体电芯的一致性建议;

iii SOC使用范围:10%~90%SOC(即充电至4.15V,放电至3.0V)。

⑥18650-2.2Ah循环寿命:

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(四)关键要素4:一致性

①一致性影响因素:

材料的一致性;制程过程的一致性;标准化产品;规模化生产。

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②静态一致性:

目前各种分类方法,如按电压、按容量、按内阻、按恒流恒压充放电比、按放电电压平台、按自放电(空电储存)等,本质上均不能满足动力电池一致性的需求,属于静态性能,工作一段时间后,特别是寿命末期,会产生较大的离散性,电池组的寿命缩短,安全得不到保障。

③动态一致性:

分选难度较大,行业中还没有形成统一的分选标准;后续发展的重点。

(五)关键要素5:热量管理

①加热系统

②冷却系统:

自然冷却、风冷、液冷。

③磷酸铁锂电芯:

发热量小;成组技术成熟,一般采用自然冷却或风冷;

④三元电芯:

发热量大,其中能量型电芯温升更明显;风冷是成熟的方案;液冷技术是未来发展的重点,但成本相应增加。

⑤合理选择冷却方式:

根据不同的应用领域,视环境恶劣程度,采用的电芯发热情况,选择合适的冷却方式。

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(六)关键要素6:可靠性

车用动力电源系统的可靠性是一个系统工程。

①电池

②BMS

③成组连接方式

④模组固定方式

⑤插头插座

⑥其它

(七)关键要素7:性价比

①磷酸铁锂电芯(方形铝壳):

单体电芯成本高,成组技术成熟,成组成本低,总体成本偏高。

②三元电芯(圆柱):

单体电芯成本低,成组成本有所增加,总体成本有优势。

③三元电芯(软包):

单体电芯成本低,成组成本较高,总体成本偏高。

总结:车用动力电池关键要素包括:安全性、比能量、循环寿命、一致性、热量管理、可靠性、可靠性七个方面,对于动力电池行业发展来讲这七大要素具有指导意义。

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作者: 来源:电动汽车资源网

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