塔菲爾新能源龍繪錦：世界能源革命下超長(zhǎng)壽命動(dòng)力電池的機(jī)會(huì)
圖為塔菲爾新能源科技有限公司董事長(zhǎng)龍繪錦發(fā)表主題演講
5月22日，“2018第一屆新能源汽車(chē)及動(dòng)力電池(CIBF深圳)國(guó)際交流會(huì)”在深圳會(huì)展中心舉行。塔菲爾新能源科技有限公司董事長(zhǎng)龍繪錦在“動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈專(zhuān)場(chǎng)——融·突破桎梏 攜手發(fā)展”主題論壇上發(fā)表演講。以下是演講內(nèi)容：
塔菲爾新能源科技有限公司董事長(zhǎng)龍繪錦：
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專(zhuān)家、各位嘉賓，大家上午好!非常榮幸收到主辦方的邀請(qǐng)，能給大家做匯報(bào)，在匯報(bào)開(kāi)始之前，首先我代表塔菲爾、代表動(dòng)力電池行業(yè)對(duì)一直在這個(gè)行業(yè)這么多年兢兢業(yè)業(yè)、踏踏實(shí)實(shí)、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(xué)化學(xué)系畢業(yè)，2007年進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，一直從化學(xué)的角度思考這個(gè)問(wèn)題，我在這里代表學(xué)化學(xué)的人發(fā)出自己的聲音和自己在這個(gè)行業(yè)的體會(huì)。
最近在市場(chǎng)上做了很多調(diào)研，之前做了很多年的技術(shù)，2013年去跑市場(chǎng)，接觸了很多車(chē)廠和新能源行業(yè)的同仁，漸漸感覺(jué)到市場(chǎng)呼聲越來(lái)越大，想做事情的人越來(lái)越多，但是也很痛苦，痛苦的來(lái)源是消費(fèi)者沒(méi)有接受這個(gè)事情，能源革命一定會(huì)到來(lái)，很快，快在哪兒?一瞬間!一瞬間消費(fèi)者覺(jué)得這個(gè)賬能算過(guò)來(lái)，覺(jué)得駕駛體驗(yàn)已經(jīng)接近生活，這個(gè)轉(zhuǎn)變就過(guò)來(lái)了。我正好在電池行業(yè)，我今天講的世界能源革命就是指新能源汽車(chē)行業(yè)。
很多做儲(chǔ)能的人都知道，鐵塔刮起暴風(fēng)驟雨的時(shí)候，他們要用大量的電池。儲(chǔ)能要用電池，新能源汽車(chē)要用電池，電池在能源革命中發(fā)揮了很重要的作用。但同時(shí)電池在中間又是拖后腿的角色，最早的汽車(chē)就是電動(dòng)汽車(chē)，那個(gè)時(shí)候用的是鉛酸電池，鉛酸電池拖了后腿沒(méi)辦法走向燃油。另外智能手機(jī)革命也是由電池的輕量化帶來(lái)的。
今天我報(bào)告的內(nèi)容有四個(gè)部分，首先是簡(jiǎn)單講一下能源變革的趨勢(shì);二是匯報(bào)一下電池壽命研究的進(jìn)展;三是壽命的測(cè)試方法和預(yù)測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證，其實(shí)壽命檢測(cè)是很費(fèi)時(shí)間的，我們要用十年、二十年，怎么樣檢測(cè)?怎么樣判斷?到底靠不靠譜?非常復(fù)雜。第四方面，我想講下電芯BOL及EOL性能對(duì)比。
當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)，清潔能源占到2.8%，2030年之前清潔能源占比將會(huì)超過(guò)30%，這是多大的市場(chǎng)?剛才吳志新主任講了，新能源汽車(chē)市場(chǎng)有多大?世界能源市場(chǎng)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(lái)這塊肯定是幾十萬(wàn)億的市場(chǎng)。
這個(gè)市場(chǎng)為什么一直沒(méi)起來(lái)?大家都想做一件事情，太陽(yáng)能、風(fēng)能。太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、水力發(fā)電現(xiàn)在已經(jīng)很便宜了，但是這些電怎么能到用戶(hù)手上?要考慮發(fā)電的季節(jié)性、時(shí)間性，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存，包括電網(wǎng)的輸送才能到用戶(hù)的手上，包括電動(dòng)自行車(chē)、新能源汽車(chē)、船、公交車(chē)、基站、低速電動(dòng)車(chē)，都是儲(chǔ)能的一部分。
電池用的是同一個(gè)電池，如果電池都用上，如果把標(biāo)準(zhǔn)能統(tǒng)一，這場(chǎng)革命的第一步應(yīng)該就要開(kāi)始了。但現(xiàn)在電池的壽命大家都在擔(dān)心，電動(dòng)自行車(chē)用了兩三年，新能源汽車(chē)用5-8年，儲(chǔ)能要用10-20年，儲(chǔ)能做得過(guò)來(lái)嗎?我博士畢業(yè)做的第一件事情是動(dòng)力電池壽命的開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證。后來(lái)通過(guò)幾年的時(shí)間研究，動(dòng)力電池的壽命是可以完全做到很長(zhǎng)很長(zhǎng)，比我們想象得還要長(zhǎng)。
剛才我所談到的電動(dòng)汽車(chē)、低速電動(dòng)車(chē)、儲(chǔ)能、基站、電池回收、電池生產(chǎn)都是同一件事情，怎么把梯次利用做好?需要有商業(yè)模式，需要有擔(dān)當(dāng)?shù)娜耍踔烈泻艽蟮募瘓F(tuán)挑頭做這件事，可能要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈配合做這件事情。包括今天的論壇給我們大家搭的平臺(tái)，接下來(lái)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(xiàn)在典型的，自己做的電池壽命的測(cè)試結(jié)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(yīng)該用到八年左右，磷酸鐵鋰120Ah，我們是測(cè)到70%，現(xiàn)在做到7000循環(huán)，7000循環(huán)還有70%的容量剩余，如果用到儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車(chē)已經(jīng)是1萬(wàn)次，60%左右可以用到1萬(wàn)次。
之前走入一個(gè)誤區(qū)，車(chē)廠給我提一個(gè)意見(jiàn)，壽命做短點(diǎn)，成本降下來(lái)。后來(lái)我反過(guò)來(lái)想，如果把壽命提高一倍，是不是成本降了一半?這個(gè)商業(yè)模式是比較難的，通過(guò)延長(zhǎng)壽命降成本的方式更值得我們?nèi)ヌ岢?/p>
明年就會(huì)在曲線上提高一倍，80%用磷酸鐵鋰電池可以做到1萬(wàn)次壽命。有了一塊長(zhǎng)壽命的電池，我們基于這些基底的分析，我們?cè)?011年的時(shí)候，花一年的時(shí)間專(zhuān)門(mén)搞清楚電池壽命為什么會(huì)衰減。當(dāng)時(shí)很多人提過(guò)，正極材料結(jié)構(gòu)的坍塌、負(fù)極結(jié)構(gòu)會(huì)不會(huì)有什么問(wèn)題?我們正極材料和負(fù)極材料都特別的穩(wěn)定，負(fù)極里面的保護(hù)膜出的問(wèn)題是最大的。壽命衰減的根本只有一個(gè)原因，當(dāng)然這是好電池，電池是很穩(wěn)定的，慢慢消耗活性鋰的減少，120Ah都是鋰充進(jìn)去放出來(lái)，它在負(fù)極表面會(huì)形成一個(gè)膜叫SEM，大家可以想象到負(fù)極的表面，負(fù)極是膨脹的，出來(lái)之后會(huì)變小。這個(gè)膜要有一些孔洞又要結(jié)實(shí)，這是我們花四到五年研究怎么把這層膜做好，通過(guò)鋰離子的控制多加一些鋰離子，通過(guò)這幾方面的努力可以做到動(dòng)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(zhǎng)。
2011年我們接觸到一個(gè)很重要的客戶(hù)，要把壽命做長(zhǎng)，要用十年，你測(cè)定我看看。現(xiàn)在包括文獻(xiàn)上，以及全世界做這行比較多的專(zhuān)家提出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，包括SOC、電流大小，一定不是測(cè)到十年之后再判斷。我們建立了一套壽命預(yù)測(cè)模型，通過(guò)我們實(shí)際應(yīng)用的例子，現(xiàn)在對(duì)壽命的預(yù)測(cè)基本上一塊電池通過(guò)測(cè)一年半的時(shí)間可以預(yù)測(cè)到它壽命可以做到多長(zhǎng)，測(cè)試一個(gè)循環(huán)不太現(xiàn)實(shí)，這都是我們計(jì)算的過(guò)程，取了很多樣品，這是我們挑一塊電池中間計(jì)算的方法。
現(xiàn)在循環(huán)預(yù)測(cè)已經(jīng)很準(zhǔn)，現(xiàn)在大家都在看循環(huán)，實(shí)際上的應(yīng)用不是循環(huán)，實(shí)際的應(yīng)用是看工況測(cè)試。這個(gè)模型當(dāng)時(shí)做了五年，對(duì)各種工況都有模擬公式的計(jì)算，還不能說(shuō)百分之百的準(zhǔn)確，還要對(duì)他進(jìn)行大樣本的供給，還要做分布。我們用現(xiàn)有的電池技術(shù)做了評(píng)估，用到70%的時(shí)候，大概可以用到22.6年，其實(shí)是有分布，現(xiàn)在可以用到22年。
這是對(duì)電池做的預(yù)測(cè)，基本上是按照預(yù)測(cè)在走，剛才也給大家展示的壽命，我們光講循環(huán)沒(méi)意義，電池放在那兒也會(huì)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(huán)不到10年，將近10年。
我們剛才講了幾個(gè)維度，講了溫度、循環(huán)和存儲(chǔ)壽命，我們講的壽命維度是容量，另外我們還關(guān)心功率，我們對(duì)功率也做了平衡的研究，功率掉到10%以下車(chē)根本就跑不動(dòng)，很多客戶(hù)對(duì)我們提出功率的要求，80%容量的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)。這是功率的數(shù)據(jù)，我們能看到跟剛才的對(duì)比，每隔500和1000個(gè)循環(huán)做出功率的測(cè)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(guò)程中，DCR功率是下降的，對(duì)安全性的影響，內(nèi)阻提高，對(duì)安全性是有好處的，使用的過(guò)程中安全性是變好的，我們不排除中間會(huì)有出現(xiàn)短路的情況、過(guò)充的情況，我們也做了一些分析。
正常合規(guī)的使用情況下，惡劣的情況會(huì)變好，短路的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)通過(guò)一些裝置，規(guī)避正常使用的風(fēng)險(xiǎn)。這是我們做的過(guò)充實(shí)驗(yàn)，壽命最開(kāi)始的時(shí)候做過(guò)充實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)候反應(yīng)會(huì)變好。我們?cè)僮鲆幌聰D壓，擠壓我們也做了分析，擠壓對(duì)電芯內(nèi)部的破壞，引起電芯內(nèi)部的失控，導(dǎo)致熱失控。短路的過(guò)程中，壽命循環(huán)的過(guò)程中，內(nèi)部惡化時(shí)候的反應(yīng)反而沒(méi)那么劇烈。
我要講的是這么多，謝謝大家。
(根據(jù)嘉賓發(fā)言整理，未經(jīng)嘉賓審閱)
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