CIBF交流會張娜演講:力神動力電池技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化進展
6月20日,由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的第十一屆“中國國際電池技術(shù)交流會”在深圳會展中心開幕。本次交流會以“動力電池和儲能電池”為主題,重點關(guān)注了電池應(yīng)用領(lǐng)域。全球50多位電池業(yè)界頂級專家亮相交流會并發(fā)表了主題演講,來自50多個國家和地區(qū)的800多名行業(yè)專家、學(xué)者和企業(yè)家與會。來自力神公司的張娜女士在CIBF2014中國國際電池技術(shù)交流會上發(fā)表主題演講,以下為演講全文:
張娜:
大家好,我報告題目是力神動力電池的技術(shù)、研究和產(chǎn)業(yè)化的進展。力神公司成立于1997年,一直從事鋰離子電池的研發(fā)和制造,公司注冊資金12.5億。公司的三大股東是中海油、國通高科,中國電科第十八研究所。目前,力神的鋰電池產(chǎn)能已達到9億Ah,其中動力電池達到了4億Ah的產(chǎn)能。力神產(chǎn)品主要應(yīng)用于消費類電子、動力電池、光伏及超級電容器產(chǎn)品。
我報告的內(nèi)容分為三個方面:
首先介紹一下力神在動力電池方面技術(shù)的重大事件。2013年4月,力神公司申請并獲批了國家鋰離子動力電池工程技術(shù)中心,作為國內(nèi)首家鋰離子電池的工程技術(shù)中心已開始建設(shè)。該中心的主要任務(wù)是圍繞著力神動力電池的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用,進行組織機構(gòu)建設(shè)、人才培養(yǎng)。主要目標是建設(shè)共性的平臺和咨詢服務(wù)的平臺。該平臺包括產(chǎn)品技術(shù)、工藝技術(shù)、標準檢測、裝備技術(shù)、咨詢與服務(wù)等。值得一提的是,為了提高力神的咨詢和服務(wù)職責,在今年4、5月間,力神分別協(xié)助中央電視臺第十套科教頻道某欄目組錄制了兩期名為《電池危情》和《奪命電池》的節(jié)目,這也是專業(yè)知識和大眾普及相結(jié)合的一種很好的形式。工程中心的近期目標是在2015年完成中心初步的建設(shè),使力神動力電池的性能得到顯著提升,能量密度達到180Wh/kg以上;長遠目標是到2020年,該中心具有自我可持續(xù)發(fā)展的能力,而且在動力電池產(chǎn)品性能方面有更顯著的提升,能量密度要達到250~350Wh/kg以上,成本要降到1.5元/Wh。日前,包括力神在內(nèi)的八家電池廠家獲得了財政部、科技部、工信部三部委的新能源汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新工程的資助,力神將通過這一項目開發(fā)下一代的動力電池技術(shù)。
我來介紹一下力神公司在動力電池的技術(shù)方面和應(yīng)用方面的一些進展。力神的動力電池產(chǎn)品主要應(yīng)用在各種電動車輛和儲能領(lǐng)域,涉及車輛的種類非常廣泛,包括EV乘用車、商用車、充電式和換電式,也包括HEV和PHEV。為達到這些應(yīng)用領(lǐng)域的要求,力神進行了不同化學(xué)體系和不同類型的動力電池的開發(fā)。
力神開發(fā)的3.2Ah18650電池,主要采用NCA化學(xué)體系,產(chǎn)品實際的能量密度可以達到240Wh/kg,在85%的容量保持率下,測量的循環(huán)次數(shù)為350次。力神還進行了啟停和混合動力碳酸鋰的電池開發(fā),開發(fā)出2Ah和16Ah兩款產(chǎn)品。這兩款產(chǎn)品的循環(huán)性能非常好,而且大功率充放電也很優(yōu)秀。在16Ah、30℃連續(xù)放電的情況下,電池表面溫度約為64℃左右。力神還針對這兩款產(chǎn)品研發(fā)出了啟動用12V電池,并進行了一些項目的初步應(yīng)用。在方形動力電池方面,力神的第一款產(chǎn)品是磷酸鐵鋰電池,磷酸鐵鋰的低溫性能較差,但是針對其低溫性能,力神利用納米材料開發(fā)出在零下40℃可以達到常溫容量90%的產(chǎn)品,且通過常溫的測試完全可以滿足各種容量在低溫下的要求。力神還進行了長壽命鋰離子電池的開發(fā),目前力神壽命最長的電池經(jīng)過測試6000次ECEC100%的循環(huán),容量保持率在88%以上,而且通過預(yù)測循環(huán)可以達到1萬次。在方形電池方面,力神也進行了儲能和容量的開發(fā)工作,力神的產(chǎn)品能量密度接近120W/Kg,表面溫升在可控的范圍內(nèi)。這款產(chǎn)品也成功應(yīng)用在歐洲用戶的叉車上。在方形第二代產(chǎn)品中,力神主要針對NCM體系進行了VDA尺寸標準電池的開發(fā)。VDA:PHEV2第一代電池已經(jīng)可以進行量產(chǎn),這款電池具有非常好的倍率充放電特性,可以達到200A充放電的能力。而且這款電池通過了非常苛刻的安全測試。力神的第二代PHEV2電池產(chǎn)品目前已經(jīng)完成了數(shù)據(jù)定型,容量達到了34Ah,而且充放電的倍率較一代產(chǎn)品顯著提升,可以達到8C充放電,并且同樣通過了過放、過充、短路、針刺等安全測試。
力神還研發(fā)出針對HEV的應(yīng)用,這款產(chǎn)品的厚度是12.5毫米,寬度是120毫米,高度是85毫米,采用三元材料作為正極,負極為混合體系。其功率密度測試的結(jié)果是在50%HOC的情況下,功率密度可以達到3900W/kg ,目前的能量密度是89Wh/kg。在聚合物動力電池開發(fā)方面,力神首款產(chǎn)品是高能量密度的三元材料產(chǎn)品,目前該產(chǎn)品單體電池比能量可達180Wh/kg,具有良好的高倍率充放電能力,進行循環(huán)壽命評測的結(jié)果是800次循環(huán)后,容量保持率為94.8%。還有一款PHEV產(chǎn)品,容量是18.5Ah,其比能量可達到135Wh/kg,這款電池具有非常好的低溫充放電能力,可以在零下20攝氏度進行充放電,零下20攝氏度充電功率達20W,零下30攝氏度放電功率達80W。該產(chǎn)品也通過了擠壓、短路等苛刻的安全測試。目前這款電池的循環(huán)壽命在1000次時,容量保持率保持在95.2%。在一些基礎(chǔ)研發(fā)方面,力神也取得了一些進展,對于高電壓正極材料有一些初步開發(fā),同時在4.6V負離三元材料和動力體系開發(fā)方面也有一些可喜的進展。
力神第一代產(chǎn)品應(yīng)用是在天津公交大巴的示范項目中,該項目已經(jīng)開始近兩年時間。據(jù)統(tǒng)計:力神電池服務(wù)6萬次,總運行里程366萬公里,累計充電量540萬千瓦時,且通過一段時間的運營還未出現(xiàn)過任何故障和停車事件,用戶反應(yīng)良好。通過一年的運行后我們檢測到了電池組的容量衰減在3%以內(nèi)。力神的第二代電池應(yīng)用是在儲能系統(tǒng)方面,包括30Kw戶內(nèi)儲能系統(tǒng)、30Kw分布式儲能系統(tǒng)。在通訊用儲能系統(tǒng)方面,力神也開發(fā)了一系列產(chǎn)品,比如微站用48V, 30Ah至50Ah的系列產(chǎn)品,宏站用大容量600Ah和1000Ah產(chǎn)品等。最后介紹一下力神大型移動式儲能系統(tǒng)的應(yīng)用和開發(fā)情況,力神有幾個兆瓦級系統(tǒng)在示范運營,其采用的是力神的模塊化設(shè)計,且系統(tǒng)測試結(jié)果和響應(yīng)能力都達到了客戶的要求。
力神2013年的產(chǎn)能已經(jīng)提高到32億Wh,其中包括其他類型的產(chǎn)品。力神在其他的動力電池產(chǎn)品和動力電池應(yīng)用方面,以及超電方面都有一定的產(chǎn)能積累,其中超電的產(chǎn)能達到300萬只/年,光伏組建的產(chǎn)能達到了25兆瓦每年。
隨著產(chǎn)能和市場的不斷地擴充,對電池技術(shù)也提出了更高的要求,只有這樣才能在市場上具有更大的優(yōu)勢。力神的開發(fā)分為四個層面:在材料層面,力神正在進行負鎳的開發(fā)和應(yīng)用、硅碳復(fù)合負極的開發(fā)利用,以及配合高密度含氟電解液和高電壓電解液的開發(fā);在電池方面,力神一直根據(jù)市場需求,更新自身的技術(shù)指標,包含在能量密度和功率密度方面的指標;在產(chǎn)品模塊、機械結(jié)構(gòu)、熱管理方面、管理性能等方面,力神也有明確的開發(fā)方向;在系統(tǒng)集成方面,力神力爭到2018年使產(chǎn)品達到25萬公里續(xù)航里程的目標。
以上是我對公司動力電池產(chǎn)品的一個簡單介紹,謝謝大家。
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