Dr.Patrick Hurley：萬向一二三高比能高安全動力電池技術開發(fā)及應用進展
5月22日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術交流會展覽會在深圳會展中心開幕。呂自強代替萬向一二三股份有限公司技術總監(jiān)Dr.Patrick Hurley在技術交流會上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：
大家好，我是呂自強，代替我們公司的Dr. Patrick Hurley來演講。首先非常感謝組委會邀請我們公司來做這個分享。
首先簡單的公司介紹，其次是我們低壓產品的技術進展，高壓產品的技術進展，全固態(tài)電池的研究進展。
萬向一二三是全球的鋰電池和鋰電池系統(tǒng)的供應商，2013年，A123被萬象集團收購，整合為萬向一二三。我們2006年開始萬向做了很長的歷史，2006年達到年產超過百萬電池的出貨量，目前公司在中國和美國的全球專利累計超過500篇。我們是全球公司，這是我們全球的布局。公司的總部在美國的密西根州。我們在歐洲德國的一個地方也有銷售和技術服務中心。研發(fā)主要在美國麻省和中國的杭州。這是萬向的巨大優(yōu)勢，結合全球的研發(fā)資源，為當?shù)氐目蛻籼峁┓铡?/p>
這里我想介紹我們萬向集團，在新能源產業(yè)的布局。萬向集團創(chuàng)始于1969年，是中國民營企業(yè)的長青樹，集團規(guī)劃在杭州的江邊有一個10平方公里的萬向創(chuàng)新聚能城，現(xiàn)在正在規(guī)劃當中。我們預計會有1/3的面積和資金，投入總共是2000億，有1/3的資金用于鋰電產業(yè)，為萬向一二三在鋰電行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展、人才聚集提供了堅實的保障。
這是我們的產能規(guī)劃。現(xiàn)在2018年年底預計達到2.4GWH，等創(chuàng)新聚能城建成預計2021年底有20GWH。萬向除了電芯研發(fā)和生產，在模組和系統(tǒng)領域有超過10年的開發(fā)經驗，所以我這邊簡單介紹一下，我們在模組這塊秉承標準化、輕量化、模塊化的標準開發(fā)模塊，我們在電池系統(tǒng)的壽命仿真、熱管理方面也是研究非常深，在BMS的具體數(shù)字是SOC的精度小于3%。我們在整個的電池包的產品開發(fā)里面引入了國際功能安全一個標準，已經在部分產品里面實現(xiàn)了功能安全的設計。
列舉一些高壓系統(tǒng)在整車利用，萬向一二三累計為全球整車客戶提供了超過8萬臺的高壓系統(tǒng)。下面介紹低壓電池的研究進展。
萬向在低壓的磷酸鐵鋰電池方面非常有名，得益于我們的納米磷酸鐵鋰技術，因為磷酸鐵鋰開發(fā)出來的48V功率高、內阻低，無需主動冷卻，總價比別的化學體系低。這是納米磷酸鐵鋰，最近我們開發(fā)了一個超級納米磷酸鐵鋰，經過照片對比，可以發(fā)現(xiàn)它的顆粒規(guī)整度更好，細度更細，內阻更低。它讓我們進一步可以把磷酸鐵鋰用于12V和18V電芯的開發(fā)。在過去幾年，我們在低壓磷酸鐵鋰領域是持續(xù)降低內阻。左邊藍色的是納米磷酸鐵鋰，紅色是超級納米磷酸鐵鋰，我們無論從哪方面都是全面降低內阻，總的電芯內阻會降低50%左右。我們用納米磷酸鐵鋰和超級納米磷酸鐵鋰，這是用于12V的啟停電池，歐洲和美洲一些客戶對這個比較感興趣。左邊的圖是納米磷酸鐵鋰和超級納米磷酸鐵鋰的對比。右邊的圖是拿超級納米磷酸鐵鋰12V啟停電池和鉛酸電池的對比，我們可以看出零下18度的電流比鉛酸電池高，而且高得比較多。綠色是零下30度的啟停電流，略微比鉛酸電池高，所以這就為我們的12V啟停電池全面市場化掃平了最后的技術障礙。我們用超級納米磷酸鐵鋰，第二代作用于48V電池，我們設計電芯的時候可以有更多的集片層數(shù)在電池里面，導致我們有13%DCR的降低，同時進一步優(yōu)化電解液，有8%的DCR降低，導入更薄的隔膜，會引入4%的DCR降低。
高電壓，過去幾年萬向專注于低壓磷酸鐵鋰的研發(fā)，所以我們在高電壓這塊起步算是比較晚。經過最近兩年的努力，取得不錯的成績。這是高壓現(xiàn)在量產的產品系列，我們從2016年開始，三元的出貨量其實是高于磷酸鐵鋰的出貨量的。為了加快我們在高能量密度電池的研發(fā)，我們很多資源都傾斜在這塊領域。在250-300WH/KG，基于正負極材料的匹配，分四個大平臺，常規(guī)622對石墨、622對硅碳、811對石墨、811對硅碳，所以除了我們公司內部加大大部分資源在大電壓、高能量密度電池對接，也積極和外部公司和研究機構展開合作。例子，我們和美國一個實驗室、一個公司都有戰(zhàn)略合作。萬向一二三的優(yōu)勢，萬向一二三是中國的公司，但是A123是屬于美國的公司，所以我們可以更加高效利用美國的創(chuàng)新研發(fā)資源，來加快電芯的開發(fā)速度。
最近兩款高電壓產品的進展，首先這是一款最新開發(fā)的622對石墨的電池，它的比能量是255WH/KG，循環(huán)壽命是100%DOD 45度高溫循環(huán)，預估壽命達到2000-2500周，這是很不錯的循環(huán)壽命。上面的右邊是一個DCR的數(shù)據(jù)，DCR達到1.6左右，左下是低溫的數(shù)據(jù)，容量保持也是不錯。最重要的是這款電池通過安全實驗，我們主要是和國外的OEM洽談溝通的時候，他們都非常堅持需要做很多實驗，這款電池通過了安全實驗，也通過了熱箱的實驗等。目前國內和國外的客戶對這款電池都給予好評，我們預估年底實現(xiàn)量產。
這是811方面的研究進展，811對石墨電信，能量密度270WH/KG左右，上面DCR偏低，拿這個做實驗，失敗了，通過了過充和熱箱實驗。上面的右邊是循環(huán)壽命，也是45度循環(huán)壽命，現(xiàn)在跑了一千圈。整車客戶，尤其國外的OEM都要求有安全實驗，這款電池是我們進行設計的調整，生高了一些DCR，順利通過安全實驗，這是我們公司內部第一次811電池通過大量實驗，證明可以通過安全實驗，這給我們很多的研究思路，讓我們進一步提高811電池的安全。
我們公司在全固態(tài)電池方面的研究進展，全固態(tài)是行業(yè)里公認的研究熱點，能量密度高、安全性能好、價格比較低，萬向一二三在這個領域主要是和戰(zhàn)略合作伙伴合作緊密，有三個明確的戰(zhàn)略合作伙伴。我們和第一個合作伙伴采用的聚合物為基礎的全固態(tài)電池，它正極是811，負極是石墨，兩AH的軟包電池，這個數(shù)據(jù)只跑了15圈，放電容量保持還是很不錯，充電的能力有所下降，所以我們現(xiàn)在主要是關注于為什么充電能力為什么下降，進一步提高這個電池的循環(huán)壽命。它的導電率和液態(tài)幾乎相當。拿這款電池做了安全實驗，這是我們拿2AH的電池和沒有液態(tài)電解液和常規(guī)的液態(tài)電解液進行增值實驗的對比，右邊是數(shù)據(jù)圖，可以看到電壓沒有變化，溫度也是保持在25度，相應帶液體的電池針扎進去有強烈的爆炸、起火，它電壓下降很快，溫度也到400、500度。
總結，超級納米磷酸鐵鋰技術讓我們有更優(yōu)異12V和48V電池，這是獨一無二的。我們在高能量密度電池通過政策實驗，在全固態(tài)領域，我們和戰(zhàn)略合作伙伴緊密合作。謝謝！
提問：低溫打火的實驗說超過鉛酸電池，你用的是什么標準做的測試？各個車廠、OEM有標準。歐洲的也有一個標準，你是按照哪個標準測的？另外一個問題是你在做這個低溫打火實驗的時候，電池是滿充的還是非滿充的？
呂自強：如果客戶沒有要求，我們用UICBC做，打火實驗肯定不是滿充的，要根據(jù)OEM的要求，一般是80%或者70%-80%。
提問：固態(tài)2AH，811，為什么那個只有150？
呂自強：我要校對一下。
提問：兩代磷酸鐵鋰，它的一代、二代，顆粒往更小納米級發(fā)展，還是有更均勻的粒度調控？
呂自強：都有，除了更均勻，粒度更小。
提問：大概是什么樣的范圍？
呂自強：更小的納米級。
（根據(jù)速記整理，未經嘉賓審閱）
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