程君:电动汽车用高能量密度锂离子电池的技术研究及应用
发布时间:2018-05-22 18:24:00
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。力信(江苏)能源科技有限责任公司程君在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


各位专家、各位嘉宾,下午好!今天由我代表力信能源为大家做力信能源高能量密度动力电池的研究进展和应用方面的报告。


力信能源是一个比较新的公司,到目前为止,它成立也就两年时间,我们的注册资金是10亿人民币,总投资30亿人民币。占地面积约1000M,我们有两个生产基地,一个是在江苏的镇江,另一个是在安徽金寨,目前总产能是4个多GWH,希望今年年底做到8GWH,研究院总部在上海,研究院的产品开发中心也分别在我们的两个基地。主要股东是中信产业基金控股,公司管理团队占10%左右,目前人数大概在1200人。我们的大股东是中信产业基金,从资金上面相对给我们提供更好的支持。中信产业基金投资了我们产业链上上下游的其他公司,所以在这方面也能够帮助我们做很好的协同,比如北控,可以在储能方面和我们做协同,像天地华宇、中信外包、滴滴打车等,可以帮助我们在车用电子商实现一定的协同。


研究院建设,研究院分七大中心,基础研发中心主要在上海,它的主要工作任务是电化学体系的建立,这里涉及材料的研发,产品开发中心是放到每个生产基地,主要用上海电化学体系平台,结合客户的需求开发产品,通过客户的认证。第三个中心是电源解决方案中心,包括Pack、BMS,考虑到动力电池,单机能量特别高,专门做安全性可靠中心,这里面从材料级到电芯级再到模组级,有一系列的研究。战略研发中心,主要是考虑到我们是相对比较新的企业,所以在这里面更多的利用了国际化的资源和能力,来尽快提升我们本身的能力,包括在我们下一代电池的发展过程中,如何帮我们把握方向。接下来是产品测试中心和项目管理中心,总共七大中心,目前到年底会有接近500人的研究院的团队。产品研发平台,主要有三个层次,从基础,有日常500支的小型电化学体系的优化平台。我们还拥有1万只每天的中试信帮助我们验证的新产品和量产的设备和工艺的复合性,保证产品的设计面向大生产设计。从材料级到电芯产品的设计包括工艺工程,包括电源解决方案对应的BMS、PACK设计,都有特别安全的控制。整个生命的生产过程中,每个阶段一定会有0和1的关系,首先安全要成为每个产品设计人员的本能,要保证产品的安全特性。


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战略合作,一方面我们和国际化的平台公司有些合作,同时我们也引进了一些国际化的人才,包括日本和韩国,同时我们和同济大学建立联合研究院,主要是在技术性学科和第二代电池方面做研究。产品测试的验证中心,到目前为止总投资接近1亿人民币,从材料级到小型电池和目前的中等型号的电池产品以及系统级,我们有全套的测试验证的设备投入。产品研发策略方面,我们主要做两种类型的锂离子电池,一种是方形动力电池,主要在镇江。另外一种聚合物电池,在安徽金寨。对于电化学体系平台主要有两种,一种是铁力系,铁锂系主推储能方面的应用,也有大巴车的应用。


高能量密度设计的理念和产品介绍。


这是我们的电芯路线图,是我们量产的时间和对应的容量和能量密度。整体的技术路线,一方面,对正极来说,钴逐步减少、镍逐步增加,2020年左右,即使是高镍也有成本问题,包括能量密度的问题,我们会从镍转向锰,再往后面走,固体电池等等。今年的能量密度我们大量推的还是210WH/KG这个平台,但是同步准备的有230和250方形的平台。PHEV是标准化的产品,37AH逐步提升。HEV有6AH和10AH的平台。负极方面,现在210WH/KG这个平台是以石墨为主,逐步过渡到硅碳,全固态的时候,今年也有一个立项,但是肯定要用金属锂钠,这样能量密度才能体现优势。


正极材料的选择主要是两个方向,一是单晶化,二是高镍化。一方面提升能量密度,二是保证安全和长寿命。我们做了一些评测,在这个过程中,有些甚至高镍的单晶,在一定程度也可以做高镍的探索,到4.3V的时候还是比较稳定。


负极材料主要采用混合体系,硅碳,我们用的是氧化亚硅,当然它有些处理。同时我们会用一次颗粒和二次颗粒共混的体系,既保证首效,同时也要提升它本身的亚石,对负极表面做了简单的处理,帮助我们提高它的连接能力,降低反弹。由于整个硅碳排碳比较多,所以我们是刚性加柔性结构,刚性是一直反弹,柔性是更有效的抓住,提高粘结性能。我们做了一个简单的模拟,基本上硅碳的混合比例是和首效是正比的相关关系,实际上这里面如果是加一些技术,有些方面可以有大的提升。我们可以看到它的粘结力的对比数据。


电解液首先用FEC,可以明显看到它表面的改善,是不是变得更加圆润,光滑,有没有broken,当然也有其他类型的添加剂帮我们提高高温特性,我们实际上也在考虑DTT是化学反应的作用,但是对我们有一个低温存储的依赖,我们有没有可能找一种物理性的添加剂来解决目前面临的DTT带来的问题。


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产品品质保障,相对来讲,尤其是这里面提出跟消费类电池产品来讲,我们不再只是看材料,更多看下线,更多看下线和原材料一致性,因为原材料一致性好,才能更好的保证产品的一致性。


模组主要是两个事,一是和低成本化,二是轻量化,提高我们的效率。今年我们推了三个模组化的平台,140WH/KG、160WH/KG和180WH/KG。


这是硅碳和高镍的数据,从这个数据来看,基本能做到1800次,我们还有持续改进的空间。


最后是我们简单的产品列表的介绍。主要是show储能和大巴车的应约。我们是以标准化的VDA尺寸为主,主要是2714893,当然厚度是没有增加,但是长度上有另外一个齿轮是27148130。对储能来说有40AH、50AH的标准产品,又可以高功率、调频的,也有能量密度。也有低成本,能量型的。


三元系,物流车有两代体系,一代是纯三元,另外一代是混合体系,混合体系带来的更多是保证性能的条件下低成本。乘用方面,今年主推的,我们就是200-220的平台,对应的能量密度大概140-160。聚合物,我们主要是高电压和高镍。最后一款对应刚才讲的高镍。前两款是高电压,分别是4.35V和4.4V,对应的能量密度是250和260WH/KG。

最后一页展示的是PHEV和HEV的产品,6AH和10AH标准产品,还有38AH和41AH的产品,HEV的寿命更好,可以做到1万多次


(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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