Dr.Patrick Hurley:万向一二三高比能高安全动力电池技术开发及应用进展
发布时间:2018-05-22 17:58:00
关键词:CIBF2018

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5月22日,CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。吕自强代替万向一二三股份有限公司技术总监Dr.Patrick Hurley在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


大家好,我是吕自强,代替我们公司的Dr. Patrick Hurley来演讲。首先非常感谢组委会邀请我们公司来做这个分享。


首先简单的公司介绍,其次是我们低压产品的技术进展,高压产品的技术进展,全固态电池的研究进展。


万向一二三是全球的锂电池和锂电池系统的供应商,2013年,A123被万象集团收购,整合为万向一二三。我们2006年开始万向做了很长的历史,2006年达到年产超过百万电池的出货量,目前公司在中国和美国的全球专利累计超过500篇。我们是全球公司,这是我们全球的布局。公司的总部在美国的密西根州。我们在欧洲德国的一个地方也有销售和技术服务中心。研发主要在美国麻省和中国的杭州。这是万向的巨大优势,结合全球的研发资源,为当地的客户提供服务。


这里我想介绍我们万向集团,在新能源产业的布局。万向集团创始于1969年,是中国民营企业的长青树,集团规划在杭州的江边有一个10平方公里的万向创新聚能城,现在正在规划当中。我们预计会有1/3的面积和资金,投入总共是2000亿,有1/3的资金用于锂电产业,为万向一二三在锂电行业持续创新发展、人才聚集提供了坚实的保障。


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这是我们的产能规划。现在2018年年底预计达到2.4GWH,等创新聚能城建成预计2021年底有20GWH。万向除了电芯研发和生产,在模组和系统领域有超过10年的开发经验,所以我这边简单介绍一下,我们在模组这块秉承标准化、轻量化、模块化的标准开发模块,我们在电池系统的寿命仿真、热管理方面也是研究非常深,在BMS的具体数字是SOC的精度小于3%。我们在整个的电池包的产品开发里面引入了国际功能安全一个标准,已经在部分产品里面实现了功能安全的设计。


列举一些高压系统在整车利用,万向一二三累计为全球整车客户提供了超过8万台的高压系统。下面介绍低压电池的研究进展。


万向在低压的磷酸铁锂电池方面非常有名,得益于我们的纳米磷酸铁锂技术,因为磷酸铁锂开发出来的48V功率高、内阻低,无需主动冷却,总价比别的化学体系低。这是纳米磷酸铁锂,最近我们开发了一个超级纳米磷酸铁锂,经过照片对比,可以发现它的颗粒规整度更好,细度更细,内阻更低。它让我们进一步可以把磷酸铁锂用于12V和18V电芯的开发。在过去几年,我们在低压磷酸铁锂领域是持续降低内阻。左边蓝色的是纳米磷酸铁锂,红色是超级纳米磷酸铁锂,我们无论从哪方面都是全面降低内阻,总的电芯内阻会降低50%左右。我们用纳米磷酸铁锂和超级纳米磷酸铁锂,这是用于12V的启停电池,欧洲和美洲一些客户对这个比较感兴趣。左边的图是纳米磷酸铁锂和超级纳米磷酸铁锂的对比。右边的图是拿超级纳米磷酸铁锂12V启停电池和铅酸电池的对比,我们可以看出零下18度的电流比铅酸电池高,而且高得比较多。绿色是零下30度的启停电流,略微比铅酸电池高,所以这就为我们的12V启停电池全面市场化扫平了最后的技术障碍。我们用超级纳米磷酸铁锂,第二代作用于48V电池,我们设计电芯的时候可以有更多的集片层数在电池里面,导致我们有13%DCR的降低,同时进一步优化电解液,有8%的DCR降低,导入更薄的隔膜,会引入4%的DCR降低。


高电压,过去几年万向专注于低压磷酸铁锂的研发,所以我们在高电压这块起步算是比较晚。经过最近两年的努力,取得不错的成绩。这是高压现在量产的产品系列,我们从2016年开始,三元的出货量其实是高于磷酸铁锂的出货量的。为了加快我们在高能量密度电池的研发,我们很多资源都倾斜在这块领域。在250-300WH/KG,基于正负极材料的匹配,分四个大平台,常规622对石墨、622对硅碳、811对石墨、811对硅碳,所以除了我们公司内部加大大部分资源在大电压、高能量密度电池对接,也积极和外部公司和研究机构展开合作。例子,我们和美国一个实验室、一个公司都有战略合作。万向一二三的优势,万向一二三是中国的公司,但是A123是属于美国的公司,所以我们可以更加高效利用美国的创新研发资源,来加快电芯的开发速度。


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最近两款高电压产品的进展,首先这是一款最新开发的622对石墨的电池,它的比能量是255WH/KG,循环寿命是100%DOD 45度高温循环,预估寿命达到2000-2500周,这是很不错的循环寿命。上面的右边是一个DCR的数据,DCR达到1.6左右,左下是低温的数据,容量保持也是不错。最重要的是这款电池通过安全实验,我们主要是和国外的OEM洽谈沟通的时候,他们都非常坚持需要做很多实验,这款电池通过了安全实验,也通过了热箱的实验等。目前国内和国外的客户对这款电池都给予好评,我们预估年底实现量产。


这是811方面的研究进展,811对石墨电信,能量密度270WH/KG左右,上面DCR偏低,拿这个做实验,失败了,通过了过充和热箱实验。上面的右边是循环寿命,也是45度循环寿命,现在跑了一千圈。整车客户,尤其国外的OEM都要求有安全实验,这款电池是我们进行设计的调整,生高了一些DCR,顺利通过安全实验,这是我们公司内部第一次811电池通过大量实验,证明可以通过安全实验,这给我们很多的研究思路,让我们进一步提高811电池的安全。


我们公司在全固态电池方面的研究进展,全固态是行业里公认的研究热点,能量密度高、安全性能好、价格比较低,万向一二三在这个领域主要是和战略合作伙伴合作紧密,有三个明确的战略合作伙伴。我们和第一个合作伙伴采用的聚合物为基础的全固态电池,它正极是811,负极是石墨,两AH的软包电池,这个数据只跑了15圈,放电容量保持还是很不错,充电的能力有所下降,所以我们现在主要是关注于为什么充电能力为什么下降,进一步提高这个电池的循环寿命。它的导电率和液态几乎相当。拿这款电池做了安全实验,这是我们拿2AH的电池和没有液态电解液和常规的液态电解液进行增值实验的对比,右边是数据图,可以看到电压没有变化,温度也是保持在25度,相应带液体的电池针扎进去有强烈的爆炸、起火,它电压下降很快,温度也到400、500度。


总结,超级纳米磷酸铁锂技术让我们有更优异12V和48V电池,这是独一无二的。我们在高能量密度电池通过政策实验,在全固态领域,我们和战略合作伙伴紧密合作。谢谢!

    

提问:低温打火的实验说超过铅酸电池,你用的是什么标准做的测试?各个车厂、OEM有标准。欧洲的也有一个标准,你是按照哪个标准测的?另外一个问题是你在做这个低温打火实验的时候,电池是满充的还是非满充的?


吕自强:如果客户没有要求,我们用UICBC做,打火实验肯定不是满充的,要根据OEM的要求,一般是80%或者70%-80%。


提问:固态2AH,811,为什么那个只有150?


吕自强:我要校对一下。


提问:两代磷酸铁锂,它的一代、二代,颗粒往更小纳米级发展,还是有更均匀的粒度调控?


吕自强:都有,除了更均匀,粒度更小。


提问:大概是什么样的范围?


吕自强:更小的纳米级。


(根据速记整理,未经嘉宾审阅)


稿件来源: 电池中国网
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