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天劲股份杨万光:三个维度破解动力电池一致性难题

日期:2017-11-17    来源:能见 App

国际新能源网

2017
11/17
15:40
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关键词: 天劲股份 动力电池 电芯

  11月16日,“2017’第二届动力电池应用国际峰会暨第三届中国电池行业智能制造研讨会”在北京启幕。本届峰会由中国化学与物理电源行业协会、电池中国网和天津力神电池股份有限公司联合主办,中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会、无锡先导智能装备股份有限公司联合承办,参会人数超600人。
 
 
  11月16日下午,以“束缚与发展:重新定义整车与电池”为主题的电动汽车市场分论坛,由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会高级顾问、国家科技成果转化基金新能源汽车创业投资子基金合伙人兼总裁方建华主持。
 
  广东天劲新能源科技股份有限公司副总经理杨万光,介绍了天劲股份关于电池一致性问题的解决方案。
 
  演讲实录如下:
 
  杨万光:我先把我们公司的情况介绍一下。广东天劲股份成立于2006年9月份,距今已经有11个年头多了,有很好的技术、市场、管理的沉淀。我们是在2014年单独分拆,成立了动力聚合物事业部,专注在软包动力的领域,我们在2014年的12月份成功挂牌新三板,登陆资本市场。我们在软包动力的细分领域1—8月份的出货量全国第2,天劲目前也是在顺德有建设我们新能源的产业基地。
 
  大家都有见过我们阅兵踢正步的时候,第一个反应就是觉得整齐划一、非常震撼,为什么?每一个参与阅兵的人他可能身高、长相,包括体重,包括年龄,都是非常一致的。我们接下来看两个图片,一个是旧木桶效应,我们也俗称短板效应,就是木桶能够装的水是取决于最短的一个板,对于电池也是一样的,如果单体电池有缺陷的话会影响整体电池的性能。新木桶效应我们可以通过一定的方法把木桶倾斜,类似于我们通过BMS的均衡去改善我们的短板。大家都在谈一致性,也是一个老生常谈的问题,不同的群体有不同的认知。对于整车厂和客户,车厂比较关注电池包的寿命,到底是1000次、1500次还是2000次。对于用户来讲,他就比较关注使用寿命,比如说能不能跑5年20万公里,包括能量密度车厂比较关注,客户就比较关注到底充一次电到底能够开多少公里。包括车厂关注不同温度下的使用性能,对于消费者来讲,在严寒的地区和炎热的地区能不能够比较好的使用。
 
  对于PACK厂来讲,他比较关注电芯交过来的时候他静态的压差,还有组成电池包以后充放电时候的动态压差。包括充电的时候他的温升的一致性,还有DCR的一致性。对于电芯厂来讲,一般我们配对组合的时候怎么保证寿命,包括电池的容量、电压、内阻包括充放电的一致,如果这些参数控制的很好电池的寿命包括一致性就会很好。
 
  我们看一下这三款车型,就是采用了不同的单体,不同的型号、不同的容量,他做成这个电池包,组成电池组的时候他所需要的电池单体的个数也是不一样的,从96个到接近3千个。对于客户来讲,产品仅仅是一辆车、一组电池,如何把成百上千个电池一致性做好、寿命做好,这个才是真功夫。
 
  刚才讲的一致性,我个人认为应该从三个维度,一个是设计端,第二个是制程,第三个是BMS的可靠。
 
  设计一个是材料选择,一个是设计规范和一些原则。
 
  既然大家都认为质量不是靠检验出来的,也不仅仅是靠制造出来的,更多的是靠设计,一致性也是一样的,我们在设计的时候,第一个就是材料选型,我们不同的材料肯定会有不同的结果,就像一个厨师在做菜的时候,他的食材不一样、新鲜度不一样,最后他的味道肯定是不一样的。对于我们材料的选择,像正负极,比如我们的纯度,我们物质的含量,我们的晶体结构,都会影响电池的一致性。比如我们的隔膜,湿法和干法,或者是涂覆,我们是涂陶瓷、还是混合涂覆或者是隔膜无纺布的选择。保证电解液领域,我们常规的是六氟磷酸锂,现在一些锂源的使用,会大大的改善电池的循环寿命,还有涂碳铝箔等的使用。
 
  前面刚刚讲了材料选择上很重要,接下来设计规范,我们做过电池的都知道,电池设计的时候负极和正极有一个值,就是负极过量。我们在研发设计的时候就会选择比较极限的设计,就是去看看材料到底性能。
 
  除了CD值的设计,还有正负极的压实,如果压实密度在合理的范围越低的话,对于电解液的保液量、循环寿命都会有更好的帮助,我们在合理的范围,注液量相对来说更多,对于电解液的保液量、对于最终的循环寿命都是有帮助的。
 
  第二个,我们有好的材料选择,有好的设计,但是如果没有好的装备,我们也是不可能保证动力电池的一致性的。目前国内这几年的动力设备的智能化发展的非常快,像我们整个做动力软包,像双面解压的高速涂覆系统,能够很好的确保我们的面积度,从而确保一致性。还有膜切的时候,我们现在对毛刺、对粉尘的一些控制,包括我们作业前的烘烤,就是我们目前基本上行业都已经实现了全自动化。整个制动化的配合加上物流线、加上MAS系统、加上除湿系统,就能够确保一致性。
 
  有了好的装备不一定能做出好的电池,还有更重要的,我们工艺的先进性。比方说在制程工艺中,我们搅拌的时候是用高黏度还是干湿、湿混或者高速分散,导电及选择的时候是用普通的碳黑还是CNT、CNT+石墨烯,我们正负极的水含量控制在多少,都会影响电池的性能,包括我们分容的时候最后一步充电,不同的电池厂有不同的工艺,有的是恒流恒压、有的恒流恒时,我们OCV老化工艺怎么做。还有我们单体电池做出来以后怎么配对组合,首先要保证K值的控制,行业内有很多不同的标准,有0.03、0.05、0.08,当然K值控制的越多越好,经过使用以后整个自放电会很小,确保电池组的一致性。另外像容量,电压内阻,我们在配对的时候去分档的的精度,分的越细当然越好,但是成品率会很低。
 
  前面讲的一个是设计、一个是制程,接下来就是BMS,如果在做成电池包的时候有个别的电池不一致,或者是我们经过长期适用以后,比如500次的使用以后,有个别电池可能电池性能没那么好了,这个时候我们BMS的重要性就非常关键,可以通过均衡来延长我们的使用寿命、提高一致性。
 
  后续对于一致性的一些探索,有像放加速的一些评估,包括不同产线的一致不一致怎么去评估,包括库存的一些散组的电池和其他的电池能不能配在一起,我们觉得还有很多工作需要去做,去提升成品率、降低成本。
 
  最后简单介绍一下天劲,成立于2006年9月份,我们是在今年的1—8月份EV专用车领域全国第一,也是软包动力出货全国第二,目前有专利52项、发明26项,已经报了的还有20项。我们今年的1—10月份的直通率,就是从配料到最后的配对组合,我们目前高达93.8%,这个应该是行业内比较高的水平。我们提供从电芯到模组、到电池包的整体解决方案,目前合作的车企有20多家,包括奇瑞、北汽银翔这样的客户。公司目前在佛山顺德购置了150亩地,预计明年5月份会正式量产,整个工业园规划是6GWh,目前今年的销售额应该能够轻松突破12亿元,预计到2020年会达到100亿。
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