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Dr.Patrick Hurley:萬向一二三高比能高安全動力電池技術開發及應用進展
發布時間:2018-05-22 17:58:00
關鍵詞:CIBF2018

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5月22日,CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術交流會展覽會在深圳會展中心開幕。呂自強代替萬向一二三股份有限公司技術總監Dr.Patrick Hurley在技術交流會上發表主題演講。以下是演講正文:


大家好,我是呂自強,代替我們公司的Dr. Patrick Hurley來演講。首先非常感謝組委會邀請我們公司來做這個分享。


首先簡單的公司介紹,其次是我們低壓產品的技術進展,高壓產品的技術進展,全固態電池的研究進展。


萬向一二三是全球的鋰電池和鋰電池系統的供應商,2013年,A123被萬象集團收購,整合為萬向一二三。我們2006年開始萬向做了很長的歷史,2006年達到年產超過百萬電池的出貨量,目前公司在中國和美國的全球專利累計超過500篇。我們是全球公司,這是我們全球的布局。公司的總部在美國的密西根州。我們在歐洲德國的一個地方也有銷售和技術服務中心。研發主要在美國麻省和中國的杭州。這是萬向的巨大優勢,結合全球的研發資源,為當地的客戶提供服務。


這里我想介紹我們萬向集團,在新能源產業的布局。萬向集團創始于1969年,是中國民營企業的長青樹,集團規劃在杭州的江邊有一個10平方公里的萬向創新聚能城,現在正在規劃當中。我們預計會有1/3的面積和資金,投入總共是2000億,有1/3的資金用于鋰電產業,為萬向一二三在鋰電行業持續創新發展、人才聚集提供了堅實的保障。


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這是我們的產能規劃?,F在2018年年底預計達到2.4GWH,等創新聚能城建成預計2021年底有20GWH。萬向除了電芯研發和生產,在模組和系統領域有超過10年的開發經驗,所以我這邊簡單介紹一下,我們在模組這塊秉承標準化、輕量化、模塊化的標準開發模塊,我們在電池系統的壽命仿真、熱管理方面也是研究非常深,在BMS的具體數字是SOC的精度小于3%。我們在整個的電池包的產品開發里面引入了國際功能安全一個標準,已經在部分產品里面實現了功能安全的設計。


列舉一些高壓系統在整車利用,萬向一二三累計為全球整車客戶提供了超過8萬臺的高壓系統。下面介紹低壓電池的研究進展。


萬向在低壓的磷酸鐵鋰電池方面非常有名,得益于我們的納米磷酸鐵鋰技術,因為磷酸鐵鋰開發出來的48V功率高、內阻低,無需主動冷卻,總價比別的化學體系低。這是納米磷酸鐵鋰,最近我們開發了一個超級納米磷酸鐵鋰,經過照片對比,可以發現它的顆粒規整度更好,細度更細,內阻更低。它讓我們進一步可以把磷酸鐵鋰用于12V和18V電芯的開發。在過去幾年,我們在低壓磷酸鐵鋰領域是持續降低內阻。左邊藍色的是納米磷酸鐵鋰,紅色是超級納米磷酸鐵鋰,我們無論從哪方面都是全面降低內阻,總的電芯內阻會降低50%左右。我們用納米磷酸鐵鋰和超級納米磷酸鐵鋰,這是用于12V的啟停電池,歐洲和美洲一些客戶對這個比較感興趣。左邊的圖是納米磷酸鐵鋰和超級納米磷酸鐵鋰的對比。右邊的圖是拿超級納米磷酸鐵鋰12V啟停電池和鉛酸電池的對比,我們可以看出零下18度的電流比鉛酸電池高,而且高得比較多。綠色是零下30度的啟停電流,略微比鉛酸電池高,所以這就為我們的12V啟停電池全面市場化掃平了最后的技術障礙。我們用超級納米磷酸鐵鋰,第二代作用于48V電池,我們設計電芯的時候可以有更多的集片層數在電池里面,導致我們有13%DCR的降低,同時進一步優化電解液,有8%的DCR降低,導入更薄的隔膜,會引入4%的DCR降低。


高電壓,過去幾年萬向專注于低壓磷酸鐵鋰的研發,所以我們在高電壓這塊起步算是比較晚。經過最近兩年的努力,取得不錯的成績。這是高壓現在量產的產品系列,我們從2016年開始,三元的出貨量其實是高于磷酸鐵鋰的出貨量的。為了加快我們在高能量密度電池的研發,我們很多資源都傾斜在這塊領域。在250-300WH/KG,基于正負極材料的匹配,分四個大平臺,常規622對石墨、622對硅碳、811對石墨、811對硅碳,所以除了我們公司內部加大大部分資源在大電壓、高能量密度電池對接,也積極和外部公司和研究機構展開合作。例子,我們和美國一個實驗室、一個公司都有戰略合作。萬向一二三的優勢,萬向一二三是中國的公司,但是A123是屬于美國的公司,所以我們可以更加高效利用美國的創新研發資源,來加快電芯的開發速度。


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最近兩款高電壓產品的進展,首先這是一款最新開發的622對石墨的電池,它的比能量是255WH/KG,循環壽命是100%DOD 45度高溫循環,預估壽命達到2000-2500周,這是很不錯的循環壽命。上面的右邊是一個DCR的數據,DCR達到1.6左右,左下是低溫的數據,容量保持也是不錯。最重要的是這款電池通過安全實驗,我們主要是和國外的OEM洽談溝通的時候,他們都非常堅持需要做很多實驗,這款電池通過了安全實驗,也通過了熱箱的實驗等。目前國內和國外的客戶對這款電池都給予好評,我們預估年底實現量產。


這是811方面的研究進展,811對石墨電信,能量密度270WH/KG左右,上面DCR偏低,拿這個做實驗,失敗了,通過了過充和熱箱實驗。上面的右邊是循環壽命,也是45度循環壽命,現在跑了一千圈。整車客戶,尤其國外的OEM都要求有安全實驗,這款電池是我們進行設計的調整,生高了一些DCR,順利通過安全實驗,這是我們公司內部第一次811電池通過大量實驗,證明可以通過安全實驗,這給我們很多的研究思路,讓我們進一步提高811電池的安全。


我們公司在全固態電池方面的研究進展,全固態是行業里公認的研究熱點,能量密度高、安全性能好、價格比較低,萬向一二三在這個領域主要是和戰略合作伙伴合作緊密,有三個明確的戰略合作伙伴。我們和第一個合作伙伴采用的聚合物為基礎的全固態電池,它正極是811,負極是石墨,兩AH的軟包電池,這個數據只跑了15圈,放電容量保持還是很不錯,充電的能力有所下降,所以我們現在主要是關注于為什么充電能力為什么下降,進一步提高這個電池的循環壽命。它的導電率和液態幾乎相當。拿這款電池做了安全實驗,這是我們拿2AH的電池和沒有液態電解液和常規的液態電解液進行增值實驗的對比,右邊是數據圖,可以看到電壓沒有變化,溫度也是保持在25度,相應帶液體的電池針扎進去有強烈的爆炸、起火,它電壓下降很快,溫度也到400、500度。


總結,超級納米磷酸鐵鋰技術讓我們有更優異12V和48V電池,這是獨一無二的。我們在高能量密度電池通過政策實驗,在全固態領域,我們和戰略合作伙伴緊密合作。謝謝!

    

提問:低溫打火的實驗說超過鉛酸電池,你用的是什么標準做的測試?各個車廠、OEM有標準。歐洲的也有一個標準,你是按照哪個標準測的?另外一個問題是你在做這個低溫打火實驗的時候,電池是滿充的還是非滿充的?


呂自強:如果客戶沒有要求,我們用UICBC做,打火實驗肯定不是滿充的,要根據OEM的要求,一般是80%或者70%-80%。


提問:固態2AH,811,為什么那個只有150?


呂自強:我要校對一下。


提問:兩代磷酸鐵鋰,它的一代、二代,顆粒往更小納米級發展,還是有更均勻的粒度調控?


呂自強:都有,除了更均勻,粒度更小。


提問:大概是什么樣的范圍?


呂自強:更小的納米級。


(根據速記整理,未經嘉賓審閱)


稿件來源: 電池中國網
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