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    塔菲爾新能源龍繪錦:世界能源革命下超長壽命動力電池的機會
    發布時間:2018-05-22 14:10:00
    關鍵詞:CIBF2018

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    圖為塔菲爾新能源科技有限公司董事長龍繪錦發表主題演講


    5月22日,“2018第一屆新能源汽車及動力電池(CIBF深圳)國際交流會”在深圳會展中心舉行。塔菲爾新能源科技有限公司董事長龍繪錦在“動力電池產業鏈專場——融·突破桎梏 攜手發展”主題論壇上發表演講。以下是演講內容:

      塔菲爾新能源科技有限公司董事長龍繪錦

      尊敬的各位領導、各位專家、各位嘉賓,大家上午好!非常榮幸收到主辦方的邀請,能給大家做匯報,在匯報開始之前,首先我代表塔菲爾、代表動力電池行業對一直在這個行業這么多年兢兢業業、踏踏實實、操碎心還一直奮斗的同仁們表示崇高的敬意,謝謝。

      我是吉林大學化學系畢業,2007年進入這個行業,一直從化學的角度思考這個問題,我在這里代表學化學的人發出自己的聲音和自己在這個行業的體會。

      最近在市場上做了很多調研,之前做了很多年的技術,2013年去跑市場,接觸了很多車廠和新能源行業的同仁,漸漸感覺到市場呼聲越來越大,想做事情的人越來越多,但是也很痛苦,痛苦的來源是消費者沒有接受這個事情,能源革命一定會到來,很快,快在哪兒?一瞬間!一瞬間消費者覺得這個賬能算過來,覺得駕駛體驗已經接近生活,這個轉變就過來了。我正好在電池行業,我今天講的世界能源革命就是指新能源汽車行業。

      很多做儲能的人都知道,鐵塔刮起暴風驟雨的時候,他們要用大量的電池。儲能要用電池,新能源汽車要用電池,電池在能源革命中發揮了很重要的作用。但同時電池在中間又是拖后腿的角色,最早的汽車就是電動汽車,那個時候用的是鉛酸電池,鉛酸電池拖了后腿沒辦法走向燃油。另外智能手機革命也是由電池的輕量化帶來的。

      今天我報告的內容有四個部分,首先是簡單講一下能源變革的趨勢;二是匯報一下電池壽命研究的進展;三是壽命的測試方法和預測結果的驗證,其實壽命檢測是很費時間的,我們要用十年、二十年,怎么樣檢測?怎么樣判斷?到底靠不靠譜?非常復雜。第四方面,我想講下電芯BOL及EOL性能對比。

      當前的能源結構,清潔能源占到2.8%,2030年之前清潔能源占比將會超過30%,這是多大的市場?剛才吳志新主任講了,新能源汽車市場有多大?世界能源市場有多大?我不知道,最近比較火的是軟銀在沙特要投入2000億做200GWh,將來這塊肯定是幾十萬億的市場。

      這個市場為什么一直沒起來?大家都想做一件事情,太陽能、風能。太陽能發電、風能發電、水力發電現在已經很便宜了,但是這些電怎么能到用戶手上?要考慮發電的季節性、時間性,通過儲能系統儲存,包括電網的輸送才能到用戶的手上,包括電動自行車、新能源汽車、船、公交車、基站、低速電動車,都是儲能的一部分。

      電池用的是同一個電池,如果電池都用上,如果把標準能統一,這場革命的第一步應該就要開始了。但現在電池的壽命大家都在擔心,電動自行車用了兩三年,新能源汽車用5-8年,儲能要用10-20年,儲能做得過來嗎?我博士畢業做的第一件事情是動力電池壽命的開發、驗證。后來通過幾年的時間研究,動力電池的壽命是可以完全做到很長很長,比我們想象得還要長。

      剛才我所談到的電動汽車、低速電動車、儲能、基站、電池回收、電池生產都是同一件事情,怎么把梯次利用做好?需要有商業模式,需要有擔當的人,甚至要有很大的集團挑頭做這件事,可能要整個產業鏈配合做這件事情。包括今天的論壇給我們大家搭的平臺,接下來大家是不是可以看一下怎么做這件有意義的事情。

      (PPT)這是我們現在典型的,自己做的電池壽命的測試結果,左邊的是三元電池120Ah,它的電芯能量密度是210wh/kg,如果把能量密度下降,壽命可以做到80%,能量密度做到210wh/kg左右,壽命就是2500到3000次之間,這塊電池應該用到八年左右,磷酸鐵鋰120Ah,我們是測到70%,現在做到7000循環,7000循環還有70%的容量剩余,如果用到儲能、低速電動車已經是1萬次,60%左右可以用到1萬次。

      之前走入一個誤區,車廠給我提一個意見,壽命做短點,成本降下來。后來我反過來想,如果把壽命提高一倍,是不是成本降了一半?這個商業模式是比較難的,通過延長壽命降成本的方式更值得我們去提倡。

      明年就會在曲線上提高一倍,80%用磷酸鐵鋰電池可以做到1萬次壽命。有了一塊長壽命的電池,我們基于這些基底的分析,我們在2011年的時候,花一年的時間專門搞清楚電池壽命為什么會衰減。當時很多人提過,正極材料結構的坍塌、負極結構會不會有什么問題?我們正極材料和負極材料都特別的穩定,負極里面的保護膜出的問題是最大的。壽命衰減的根本只有一個原因,當然這是好電池,電池是很穩定的,慢慢消耗活性鋰的減少,120Ah都是鋰充進去放出來,它在負極表面會形成一個膜叫SEM,大家可以想象到負極的表面,負極是膨脹的,出來之后會變小。這個膜要有一些孔洞又要結實,這是我們花四到五年研究怎么把這層膜做好,通過鋰離子的控制多加一些鋰離子,通過這幾方面的努力可以做到動力電池用到十年以上,梯次利用可以用到二十到三十年甚至更長。

      2011年我們接觸到一個很重要的客戶,要把壽命做長,要用十年,你測定我看看?,F在包括文獻上,以及全世界做這行比較多的專家提出一個經驗公式,包括SOC、電流大小,一定不是測到十年之后再判斷。我們建立了一套壽命預測模型,通過我們實際應用的例子,現在對壽命的預測基本上一塊電池通過測一年半的時間可以預測到它壽命可以做到多長,測試一個循環不太現實,這都是我們計算的過程,取了很多樣品,這是我們挑一塊電池中間計算的方法。

      現在循環預測已經很準,現在大家都在看循環,實際上的應用不是循環,實際的應用是看工況測試。這個模型當時做了五年,對各種工況都有模擬公式的計算,還不能說百分之百的準確,還要對他進行大樣本的供給,還要做分布。我們用現有的電池技術做了評估,用到70%的時候,大概可以用到22.6年,其實是有分布,現在可以用到22年。

      這是對電池做的預測,基本上是按照預測在走,剛才也給大家展示的壽命,我們光講循環沒意義,電池放在那兒也會掉,三元電池80%可以用到8-10年,磷酸鐵鋰電池放置加上循環不到10年,將近10年。

      我們剛才講了幾個維度,講了溫度、循環和存儲壽命,我們講的壽命維度是容量,另外我們還關心功率,我們對功率也做了平衡的研究,功率掉到10%以下車根本就跑不動,很多客戶對我們提出功率的要求,80%容量的時候,功率不能低于初始功率的70%。功率的下降比我們的容量還要快,我們可以把功率作為壽命判斷的標準。這是功率的數據,我們能看到跟剛才的對比,每隔500和1000個循環做出功率的測試,功率也有模型的建立,我們明顯能看到,在三元電池功率下降中,比磷酸鐵鋰功率的下降還要快。

      秦興才總講了安全性,在電池使用過程中,DCR功率是下降的,對安全性的影響,內阻提高,對安全性是有好處的,使用的過程中安全性是變好的,我們不排除中間會有出現短路的情況、過充的情況,我們也做了一些分析。

      正常合規的使用情況下,惡劣的情況會變好,短路的風險會通過一些裝置,規避正常使用的風險。這是我們做的過充實驗,壽命最開始的時候做過充實驗,開始和結束的時候反應會變好。我們再做一下擠壓,擠壓我們也做了分析,擠壓對電芯內部的破壞,引起電芯內部的失控,導致熱失控。短路的過程中,壽命循環的過程中,內部惡化時候的反應反而沒那么劇烈。

      我要講的是這么多,謝謝大家。

      (根據嘉賓發言整理,未經嘉賓審閱)


    稿件來源: 電池中國網
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