王晓丹:力神公司21700电池开发进展
发布时间:2018-05-22 17:16:00
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。高京辉(音)代替天津力神电池有限公司王晓丹博士在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


尊敬的各位专家、各位领导,大家下午好!我是来自力神的高京辉(音),我替王老师做汇报,他今天有事。我的水平不够,可能汇报不够全面。


我主要汇报三方面内容:一是介绍天津力神电池股份有限公司。二是力神公司的21700产品。三是简单介绍生产21700产品的力神苏州工厂。


力神是国有控股的混合所有制企业,成立于1997年底,是国内成立时间最早,也是技术实力最强的锂离子电池生产企业之一,注册资本是17.3亿元人民币,总资产达到100亿元人民币,目前拥有的员工数量是9000人。


由于我们是一家国际化的大公司,因此,我们在欧洲、美国、东南亚以及韩国都设有办事处。


我们在中国有五大生产基地,分别位于天津总部、青岛青岛基地、苏州基地、武汉基地和绵阳基地。总的产能是每年10GWH,预计到2020年产能将达到30GWH,到2025年产能将达到60GWH。


我们公司的产品系列,主要分为聚合物电池、圆形电池、方形电池、动力电池、储能系统电池和超级电容器六大系列。应用领域,涵盖消费类电子、电动汽车以及储能等三大领域。我们为客户提供全方位的移动电源的解决方案。


这张图是我们主要的合作伙伴,都是相关领域的领军企业。比如消费类电子的合作伙伴有苹果、华为、三星、LG等等。在电动汽车领域,国内的知名企业包括吉利、东风、一汽、江淮等等。合资企业包括奔驰、大众、起亚和福特等等。在储能领域,我们的合作伙伴主要有国家电网和南方电网。


下面介绍圆柱形电池,我们公司成立于1997年年底,我们第一款生产的产品就是18650电池,随着技术不断进步,我们到2011年量产3.0AH的电池,由于车用市场的兴起,应用于消费类电子的技术应用在电动汽车电池上,先后开发出了2.2AH、2.5AH、2.6AH电池。2017年量产21700 4.0AH的电池,2018年量产21700 4.5AH的电池。21700所用的体系是18650 2.6AH的体系。


为什么要选择21700呢?我觉得有三方面原因,一是单体层面,21700单体的容量是18650的1.5倍,容量更高,这样在生产过程当中,瓦时制造成本更低。二是从Pack层面来讲,相同容量的Pack,使用21700比18650的电池数量减少50%,这样使用更少的电池将利于Pack的生产和控制,同时Pack组装的零部件、材料等等会大幅度下降,降低模组和Pack水平的成本。三是我们21700电池是具有超高的安全性。这张图片是我们在客户端和客户一起做的热失控测试。图中三个圆圈的位置是用加热丝故意将单支电池引爆,看单支电池在热失控情况下会不会导致Pack失控,这是很困难的测试,而且具有不可重复性,通过长达一年的努力,从材料、体系、零部件等等方面进行改善,最终是通过了这项测试。通过这项测试的关键技术是引导电池能量定向释放,从电池的顶端和底端释放,防止电池侧面出现开裂,引发其他电池出现连锁反应。


力神电池21700的产品,根据应用方向分为两类:一是混合动力用的动力电池,二是纯电动汽车用的电池。这张图的横坐标是比能量,纵坐标是比功率。目前我们有一款超高功率2.0AH的电池,这款产品的比功率达到3500WH/KG,已经具备量产条件。2019年三季度我们会推出容量更高、比功率更高的产品,就是3.0AH的产品,它的比功率达到4KWH/KG。右边是我们能量型产品的Roadmap,比较成熟的是21700 4.0AH产品和21700 4.5AH的产品。处于开发尾端是21700 4.8AH的产品,在业内也是属于领先阶段。同时我们也在开发容量更高的能量型电池,我们将在2019年一季度量产21700 5.1AH产品,2019年三季度量产21700 5.3AH产品,在业内都是属于容量最高的产品。我说的容量最高,容量指的是EC放电的容量,国标有要求。


下面介绍21700产品系列。


2.0AH,它最大的特点是优异的功率性能,内阻只有6,持续的比功率达到3500WH/KG,最大的放电电流达到80A。这款产品使用5C进行放电满足低温30度进行放电,具有很宽的温度窗口,同时实现负30度到60度的放电。这款电池最大的持续充电倍率达到25C,最大的持续放电倍率达到40C。这款产品最关键的特征,优异的倍率性能,比功率达到3500WH/KG,单支电池实现245W放电。这款产品用于12-48V的启停电源和混合动力汽车。这款产品已经有客户有量产需求。


21700 3.0AH产品,具有超高功率的特性,持续比功率4000WH/KG,实现最大100A的持续放电。这款产品满充满放循环是可以满足800次80%的需求。同时也是用10A进行放电,可以从零下30度到60度都可以进行放电,具备非常宽的温度窗口。这款产品最大的持续充电倍率是17C,最大的持续放电倍率达到25C。


下面介绍能量性产品,目前最成熟的是4.0AH的产品,这款产品的比能量是达到了209WH/KG。这款产品的几个特点,优异的循环性能,1000次满足80%左右,宽的温度窗口可以实现负20度到60度的温度范围进行放电,良好的倍率性能可以实现5C放电,以及适用于纯电动汽车用的比较低的DCR。4.0AH产品的特征是化学体系是非常成熟的,正极使用NMC,负极使用石墨。优异的循环性能。超高的性价比,这款电池批量生产,用于乘用车和物流车。


21700的明星产品21700 4.5AH的产品,这款产品同时具备非常高的比能量,达到了230WH/KG,同时还具备快充性能,可以实现1.2C充电的循环,既解决用户的里程焦虑,也解决了用户充电时间的焦虑。1.2C充电循环满足一千次,剩余80%以上。充电45分钟就可以达到80%SOC,这款产品可以实现3C的放电,以及具备比较宽的温度窗口,实现负20到60度的放电。这款产品的关键特征,首先是快充性能,高的比能量。它的续航里程比4.0AH提高13%,这款产品目前也在纯电动汽车上进行批量生产。


4.8AH 21700处于开发成熟阶段,这款产品的比能量是非常高,达到接近250WH/KG,循环趋势可以满足一千次80%,同时还具有优异的存储特性,25度存储30天以后残余容量95%,恢复容量98%。这款电池持续电流是3C,同时也可以实现负20度到60度的宽温度范围进行使用。


4.0AH和4.5AH两款电池,目前已经属于供不应求的状态,2018年余下的几个月份,每个月都有两千台车以上的需求。下面的四张图是在国内客户进行成功应用的案例。


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目前开发的最高产品是21700 5.3AH,比能量达到270WH/KG。对比于4.0AH电池续航只有300公里,用于普通的乘用车,这款电池续航比4.0AH提升33%,可以应用于高端的乘用车,将于2019年三季度实现量产。


最后介绍一下苏州工厂。苏州工厂主要生产21700的电芯和Pack,从2017年6月份开始量产,目前的产能是每年4GWH,规划的总产能是10GWH。苏州工厂具有先进的全自动化的生产线,左上角的图是双螺杆,它可以实现连续不断的进行匀浆,右边是高速双层宽幅的涂附设备,涂附能力是目前行业主流能力的4倍。总体来讲,我们苏州工厂是具备高度的自动化、智能化以及规模化的生产模式。

以上是报告的全部内容。谢谢各位!


(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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