CIBF交流会张娜演讲:力神动力电池技术研究与产业化进展
6月20日,由中国化学与物理电源行业协会主办的第十一届“中国国际电池技术交流会”在深圳会展中心开幕。本次交流会以“动力电池和储能电池”为主题,重点关注了电池应用领域。全球50多位电池业界顶级专家亮相交流会并发表了主题演讲,来自50多个国家和地区的800多名行业专家、学者和企业家与会。来自力神公司的张娜女士在CIBF2014中国国际电池技术交流会上发表主题演讲,以下为演讲全文:
张娜:
大家好,我报告题目是力神动力电池的技术、研究和产业化的进展。力神公司成立于1997年,一直从事锂离子电池的研发和制造,公司注册资金12.5亿。公司的三大股东是中海油、国通高科,中国电科第十八研究所。目前,力神的产能已达到9亿Ah,其中动力电池达到了4亿Ah的产能。力神产品主要应用于消费类电子、动力电池、光伏及超级电容器产品。
我报告的内容分为三个方面:
首先介绍一下力神在动力电池方面技术的重大事件。2013年4月,力神公司申请并获批了国家锂离子动力电池工程技术中心,作为国内首家锂离子电池的工程技术中心已开始建设。该中心的主要任务是围绕着力神动力电池的产品开发和应用,进行组织机构建设、人才培养。主要目标是建设共性的平台和咨询服务的平台。该平台包括产品技术、工艺技术、标准检测、装备技术、咨询与服务等。值得一提的是,为了提高力神的咨询和服务职责,在今年4、5月间,力神分别协助中央电视台第十套科教频道某栏目组录制了两期名为《电池危情》和《夺命电池》的节目,这也是专业知识和大众普及相结合的一种很好的形式。工程中心的近期目标是在2015年完成中心初步的建设,使力神动力电池的性能得到显著提升,能量密度达到180Wh/kg以上;长远目标是到2020年,该中心具有自我可持续发展的能力,而且在动力电池产品性能方面有更显著的提升,能量密度要达到250~350Wh/kg以上,成本要降到1.5元/Wh。日前,包括力神在内的八家电池厂家获得了财政部、科技部、工信部三部委的新能源汽车产业创新工程的资助,力神将通过这一项目开发下一代的动力电池技术。
我来介绍一下力神公司在动力电池的技术方面和应用方面的一些进展。力神的动力电池产品主要应用在各种电动车辆和储能领域,涉及车辆的种类非常广泛,包括EV乘用车、商用车、充电式和换电式,也包括HEV和PHEV。为达到这些应用领域的要求,力神进行了不同化学体系和不同类型的动力电池的开发。
力神开发的3.2Ah18650电池,主要采用NCA化学体系,产品实际的能量密度可以达到240Wh/kg,在85%的容量保持率下,测量的循环次数为350次。力神还进行了启停和混合动力碳酸锂的电池开发,开发出2Ah和16Ah两款产品。这两款产品的循环性能非常好,而且大功率充放电也很优秀。在16Ah、30℃连续放电的情况下,电池表面温度约为64℃左右。力神还针对这两款产品研发出了启动用12V电池,并进行了一些项目的初步应用。在方形动力电池方面,力神的第一款产品是磷酸铁,磷酸铁锂的低温性能较差,但是针对其低温性能,力神利用纳米材料开发出在零下40℃可以达到常温容量90%的产品,且通过常温的测试完全可以满足各种容量在低温下的要求。力神还进行了长寿命锂离子电池的开发,目前力神寿命最长的电池经过测试6000次ECEC100%的循环,容量保持率在88%以上,而且通过预测循环可以达到1万次。在方形电池方面,力神也进行了储能和容量的开发工作,力神的产品能量密度接近120W/Kg,表面温升在可控的范围内。这款产品也成功应用在欧洲用户的叉车上。在方形第二代产品中,力神主要针对NCM体系进行了VDA尺寸标准电池的开发。VDA:PHEV2第一代电池已经可以进行量产,这款电池具有非常好的倍率充放电特性,可以达到200A充放电的能力。而且这款电池通过了非常苛刻的安全测试。力神的第二代PHEV2电池产品目前已经完成了数据定型,容量达到了34Ah,而且充放电的倍率较一代产品显著提升,可以达到8C充放电,并且同样通过了过放、过充、短路、针刺等安全测试。
力神还研发出针对HEV的应用,这款产品的厚度是12.5毫米,宽度是120毫米,高度是85毫米,采用三元材料作为正极,负极为混合体系。其功率密度测试的结果是在50%HOC的情况下,功率密度可以达到3900W/kg ,目前的能量密度是89Wh/kg。在聚合物动力电池开发方面,力神首款产品是高能量密度的三元材料产品,目前该产品单体电池比能量可达180Wh/kg,具有良好的高倍率充放电能力,进行循环寿命评测的结果是800次循环后,容量保持率为94.8%。还有一款PHEV产品,容量是18.5Ah,其比能量可达到135Wh/kg,这款电池具有非常好的低温充放电能力,可以在零下20摄氏度进行充放电,零下20摄氏度充电功率达20W,零下30摄氏度放电功率达80W。该产品也通过了挤压、短路等苛刻的安全测试。目前这款电池的循环寿命在1000次时,容量保持率保持在95.2%。在一些基础研发方面,力神也取得了一些进展,对于高电压正极材料有一些初步开发,同时在4.6V负离三元材料和动力体系开发方面也有一些可喜的进展。
力神第一代产品应用是在天津公交大巴的示范项目中,该项目已经开始近两年时间。据统计:力神电池服务6万次,总运行里程366万公里,累计充电量540万千瓦时,且通过一段时间的运营还未出现过任何故障和停车事件,用户反应良好。通过一年的运行后我们检测到了电池组的容量衰减在3%以内。力神的第二代电池应用是在储能系统方面,包括30Kw户内储能系统、30Kw分布式储能系统。在通讯用储能系统方面,力神也开发了一系列产品,比如微站用48V, 30Ah至50Ah的系列产品,宏站用大容量600Ah和1000Ah产品等。最后介绍一下力神大型移动式储能系统的应用和开发情况,力神有几个兆瓦级系统在示范运营,其采用的是力神的模块化设计,且系统测试结果和响应能力都达到了客户的要求。
力神2013年的产能已经提高到32亿Wh,其中包括其他类型的产品。力神在其他的动力电池产品和动力电池应用方面,以及超电方面都有一定的产能积累,其中超电的产能达到300万只/年,光伏组建的产能达到了25兆瓦每年。
随着产能和市场的不断地扩充,对电池技术也提出了更高的要求,只有这样才能在市场上具有更大的优势。力神的开发分为四个层面:在材料层面,力神正在进行负镍的开发和应用、硅碳复合负极的开发利用,以及配合高密度含氟电解液和高电压电解液的开发;在电池方面,力神一直根据市场需求,更新自身的技术指标,包含在能量密度和功率密度方面的指标;在产品模块、机械结构、热管理方面、管理性能等方面,力神也有明确的开发方向;在系统集成方面,力神力争到2018年使产品达到25万公里续航里程的目标。
以上是我对公司动力电池产品的一个简单介绍,谢谢大家。
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