苑文学:今年量产电池能量密度220瓦时/千克

第一电动网 综合报道

【第一电动网】2014年1月9日,由GNEV官方机构主办、第一电动网承办的2013全球新能源汽车大会(GNEV2013)在海南海口隆重开幕,大会主题为”市场化前夜的中国战略”。当天下午,在主题为”寻找鲶鱼————新能源乘用车产品与营销准备”分论坛上,波士顿电池研发副总裁苑文学透露说,波士顿2014年量产的下一代电池,电芯能量密度可达220瓦时/公斤。

至于电池包的能量密度,波士顿的苑文学称,他们给配的电池包现在已经是业界最高,达到130瓦时/公斤。”我们最近跟国家电网、杭州的电网做的电池包能量密度达到125瓦时/公斤。”

波士顿苑文学

以下为苑文学发言实录:

苑文学:各位嘉宾下午好!很高兴有机会跟大家分享一下我们波士顿电池对于电动车发展的看法,以及我们公司在中国最近的一些做法,同时把我们的产品和我们的技术向大家做一个简单的介绍。我向大家报告的题目是”适用于电动汽车的先进的锂离子电池系统的解决方案”。我将分三个部分,首先我讲一下就是我们对电动汽车发展的也是我个人的一些看法,今天上午我们业界的专家一些领导都在这里进行了非常精彩的演讲,很显然目前我们大家对这个行业的期望是非常高的,无论是政府也好,行业也好,我们的这个整个市场眼巴巴的等待着我们的电动车赶快有很好的产品来提供给市场上面去。这个大家都是一个共识,但是市场虽然在这里摆着,并没有很多的产品市场看到,我们确实不少车在街上跑示范运营,但是真正得到大家认可可以跑非常好的产品不是特别多,这个也是为什么大家对我们的市场的发展比较担忧,觉得是没有那么乐观的,今天上午几个专家说没有那么乐观,多方面的原因。

在这里只是说从技术的层面来讲,我认为就是说目前还是说我们真正被大家认可的东西太少了,而在这个市场见到的车型当中大家可以认定的公认的比较好的电池产品又是最关键的技术之一,当然这个有很多的方面的制约因素,但是这个技术本身也可以说电极等等,但是我觉得大家目前从我们听到跟行业的交流大家最关心还是电池,我们认为电池仍然是电动汽车发展的最核心的技术。

汽车层面来讲对于动力电池哪些方面的要求呢?一个电动车要跑得得到大家的认可这个它的技术指标非常得多,但是电池相关的我们能够听到的就是大家最关心的事情最关注的技术方面主要的这些方面,一个就是行驶里程要高要跑得远,大家说门槛密度高所以才能跑得远,目前说一个汽车跑不了20公里不敢用,担心路上没有地方充电。其次性能一定要稳定,现在电池很多,汽车刚刚到街上跑的时候一开始的半年一年的好像问题不大啊,但是一到某一个阶段的时候电池的性能下降很快,就是性能稳定不下来这个大家关心的事情,所以性能稳定也是一个非常重要的大家关切点。

然后就是安全可靠的,非常关心的这个事情,一个车要在路上跑大家首先关心这个跑近一点没有关系。首先安全可靠我这个人身安全车不会烧,大家媒体上面的报道后面看到一些事故确实发生了,但是这个事情是不是这么可怕?等一下展开说一下这个事情。

充电的时间方面,大家对于快充的需求非常强烈的,我一个车不可能六七个小时停那里充电,让人等着不太现实。首先,我要在行驶过程当中快速的补电,这是基本的要求,还有一个环境的适应性高低温情况下的使用对于环境的适应性还有一个使用寿命,我觉得目前对于电池大家的这个主要的关注点,从汽车延伸到我们的电池产品当中就是这些方面,主要的关心这些方面,我们主要集中讲这些东西。

下面集中说一下对于波士顿电池来说如何针对关注点提升我们的技术方案,首先我们的公司是从电芯,电池的模块,电池的管理系统等等一系列,是一个系统的产品。我们不是一个单单的进行化学材料的研究,或者电池的制造,我们是整个的提供一个系统的解决方案。我们可以和汽车的制造商一块合作,进行电动车的开发,从最原始的开发开始。现有的车改装我们现在已经做最多的,在中国做最多可以提供一个完整的电池包的解决方案,所以电池的化学材料和电池的设计制造系统仿真热管理等等都可以为汽车制造商提供完整的解决方案。

首先看看关注点,首先是能量密度,我们不用讲太多。看一个比较可以看到,我们目前这个市场上面,大家在这个国际上比较认可的车型为基点进行比较,我们可以看最右边是尼桑,他用的电池我们可以比较一下,最底下这个能量密度重量、能量密度和体积能量密度,如果以他为基准,我们的电池可以看到最左边的那个5300这个是我们单芯电池,这个能量密度每公斤208瓦时,比尼桑的电芯要高32%。如果做成大电池之后会有所降低,因为加了其他的一些重组的材料,这个是176瓦时/公斤仍然比他要高8.9%。到2014年我们的下一代电池,2014年进行量产这个电池的能量密度目前的情况下提高到每公斤220瓦时,仍然要比这个尼桑进一步提高是他的39%要比他高得多这个是几个数据比一下。

电池包的能量密度,我们给配的电池包现在业界最高了,达到130瓦时/公斤,我们最近跟国家电网、杭州的电网做的电池包能量密度达到125,这个里面列了几个。我们其他的北汽的车型现在目前的小批量生产已经开始,能量密度96.1%排第六,这个因为原来已经做好的电池包,当然知道我们的电池之后他把这个电池包拿下来换成我们的电芯,就是达到了这个水平,原来是很低的我不要说这个数据了。

我们的电池的能量密度不但现在领先的,在207瓦时,明年进一步推出230的,而且我们陆续已经顺着我们的技术路线已经做好了技术的规划,我们第四代的电芯2016年也会问世能量密度250瓦时每公斤,这个材料上面下了很大的功夫,这个目前是在国内上很多的巴斯夫、摩尔根材料公司的合作进行材料研究,这个材料研究之后我们公司首先使用两年,我们持续保持能量密度领先非常有信心的。

下面是它的温度低温下的表现,大家看到最底下的这个虚线零下40度放电的曲线,零下40度可以放出60%这个基本上保证正常运营,低温性没有看出其他的厂家可以做到这个水平。这个是刚才看到的曲线是小电单体电芯,这个是重组之后的电池包的低温性能,我们用的是小电芯重组之后使用过程当中小电芯的放电过程会使他加温,电池包里面有一个温升的效应,这样有助于低温性能的发挥,这两条曲线在常温和低温比几乎达到90%的放电效果,所以我们的小电芯低温下的性能得到进一步的保障。刚才说低温这是高温下,这个室温45度两个曲线,我们这个两个曲线是用北汽车型做出来的,下面45度的曲线下面室温比较,1500次循环没有差别,这个循环需要花很多的时间,没有继续往下做。

还有低温下面我们用的材料低温下面的这个内阻比较低,这个也是有助于性能发挥,我们看到磷酸铁锂一个三元材料在低温的时候可能看到这个内阻是比较低的,所以这个有有助于性能发挥,刚才说安全刚才几个专家提到了,我们用的混合三元材料,对这个安全问题大家讲的很多,我在这里说的是如果我们从材料的角度来说,从电化学的材料来说三元材料比这个磷酸铁锂更活跃就是更容易激发这个是一个事实,但是不要搞错了,材料比较活跃不等于这个电池或者不等于电池包比较危险。这个是两个完全不一样的概念,关键如何设计它掌握它,如果这个东西你会玩这个会替你服务,你不会玩很危险的。

举一个简单的例子,汽车上面的安全气囊,可能每个车上都有这个,典型的比炸弹危险得多,但是现在非常广泛的用于大多数的车辆上面去了,没有人觉得是一个很大的危险,已经不是一个问题了,所以同样的道理关键是如何认识它和掌握它如何让他为你服务。

下面介绍一下电池如何设计产品,好让他每一个不同的层面上保证安全性,这个首先电芯的设计,我们提供了四重的安全保护,就是一个小电芯大家看到左下角电芯的照片,内部的隔膜不要说如果内部热失控的话,首先隔膜自动关闭。其次,专有的东西加了一个终端装置叫做CID就是电路中断装置,如果里面的电流增大首先那个东西会落下,电芯里面提供第二重保护,第三重保护如果里面万一有失控的时候压力提高都要很大,如果大足以使我们旁边比较弱化强度很弱的地方打开,就是侧面两个压阀,如果里面的泄压阀打开会把里面的压力泄掉,打开之后压力仍然很高,这个释放非常突然的话还有最后一种保护,就是整个上盖子打开了,所以整个如果有什么热失控或者什么情况发生的话,这个电池本身他已经提供了多重的保护,所以一般的不会传外面去。下面我介绍一下实验结果见证这一点。这个电池的层面,因为我们的电池是一个小电芯非常的小,相当于两个18650电芯那么大,所以首先做成一个叫做小的模块,这个模块的设计也是我们的一个专利权的一种设计,大家看到这个首先就是设计的考虑散热和碰撞的时候,这个能量的吸收受到外力挤压怎么样保护电芯,所以这个又一从更高的结构保证电芯碰撞的时候,遇到以外的环境的变化的时候这个会有特殊的保护,这个所以我们的模块是在结构上一个保护,模块电池包,电池包直接应用车上面,这个电池包应用汽车上面,这个首先汽车的概念,结构强度结构怎么样予以保障怎么样正面侧面碰撞,各种突发情况下如何保护电池包保护里面的电芯,里面有问题不会传外面来,外面有这个燃烧之后传不到电池箱里面去这个都是我们的考虑问题,所以这个上面也留了泄气阀一些空间等等这个是提了各种的保护。

除此以外,我们的电池控制系统也是提供了在各种不同的情况下他如何保证我们的车辆,保证我们的电池包各种保障,很多设计车的人都有这个必须要有的,下面这个就是一个实验,这个实验201所做的实验好几个实验之一,我人为电池燃烧让他对热失控,这个情况下大家看到其中一个电芯发生了爆燃,这个燃烧之后受到的一个影响只是侧面的泄气阀正对着电芯受到影响,两个电芯受到影响,其他的地方的电芯没有受到任何影响,这个温度测量也是小于100度,所以这个就是说及时里面一个小电芯万一出现问题不会影响其他的周围的地方传播。

我们设计的车辆我们欧洲美国进行所有的安全的实验做碰撞没有问题的,正面侧面碰撞都是通过的,这个是萨博车上或者奔驰车上做的,因为刚到中国两年车型不是太多,北汽已经做了安全碰撞这个录像没有带过来,这里没有,只能给大家说一下。

这个是最近杭州电网在用我们电池之后和我们合作开发电池包之后的实验,这个实验不是杭州是在201所做的,201做燃烧扩充的实验,把电池芯放在煤气上面烧,单体裸露的电芯烧21分钟着了,如果重组之后再进行烧,900多度温度烧一个小时没有任何反应,所以这个不烧这个认为没有意义的,一个多小时的时间及时这个车着火了,这个电池着了人也有足够的时间逃生,如果外界汽车着火这个烧不到电池里面去,如果电池着火也烧不到车上来,就是整个的燃烧通道都是死了,是非常安全的,我看也不是什么的标准测试但是人家这种方法很让这个使用者信服,我拿火烧很长时间就是没有事,这个就是他做的燃烧实验。

同时他们做了扩充的实验,没有出现燃烧、爆炸的情况,旁边左边的这个是他们的实验报告上面照下来的一个东西,我们的电芯不同的角度来说是绝对安全非常有信心的,下面说的电池的一致性,这个大家非常关心的一个问题,这个电芯到底什么好处,我可以告诉大家,这个用小电芯对保证电池包的一致性帮助非常得大,如果小电芯的话这个一致性唯一的话,我们和LG化学的电芯和ASE电芯比较,我们1他们0.45一致性,假如一个不出现电池不均衡调整回来比较难,我们电池小每个每个串联起来之后并且有均衡效应这个本身的固定就是一个补偿性的效果,所以一致性首先设计上面提供了一种保证。

其次我们的电池制造,大家看到这个照片是我们的在5月19号刚刚投产的溧阳我们电池工厂的照片,全自动化可以国内世界上最先进的实验生产设备,全自动化大概两百平方米看到一个人所以一致性6C的体系保证的,从每一个电芯的生产,从混料,染料进场大加工到一个建设下来,每一个电芯都有一个独特的ID电芯生产出来用市场上面,从某一个电芯可以返回追诉这个是哪个材料哪一天生产经过哪几道工序检验结果是什么可以追诉,只要一个二维码完全追诉的事情,这个全自动的生产线保证了产品生产的一致性。

快充的曲线显然说明问题,就是如果路上加上之后充20分钟80%可以跑中间进行补电完全可能的,当然如果说100%要充,这个电池寿命要好可能慢一点回到家或者工作单位再充,我们看到右边的曲线表明这个快充和慢充的时候对于性能的影响不大,你看在这个将近两千个循环的时候,这个在1.5C快充和快放,这个北汽做出来的结果。

这个讲的是寿命,大家看到我在这个接近2000,这个北汽实验结果,经过2500循环的时候在这个绿的区间大家看到这个变化不是太大,我们的容量还在80%以上,以上解决我们电池产品以及我们的电池包产品的一些技术的特色。

下面说我们的目前在中国布局是什么,我们如何支持我们的汽车厂家,大家知道我们波士顿电池到中国刚刚两年的时间,时间很短。对于我们前面的一些老大哥的企业我们是中国非常年轻,刚刚两年,两年的时间以内我们已经建立工厂已经开始投产了,我们同时在北京建立了研发中心,在北京有电池包的工厂,在溧阳也有电池包的工厂,深圳电池包的工厂已经注册了,目前大家看到北京是我们的这个技术中心,同时也是我们的这个波士顿电池的全球运营总部,美国是我们的母公司,但是现在就是那边只剩下了一个研发中心,那边的业务主要的是进行这个技术前瞻技术的研究,和美国麻省理工大学的联合实验室,因为大家知道麻省理工学院周围电池电化学的研究一个范围一个人才信息很多的公司在那边,所以仍然保持在那边的研发中心保持一个窗口保持我们的领先地位。

同时我们的国际业务部也在美国,这个是我们的全球的布局,目前我们的这个溧阳投产之后这个今天上午大家听到我们的潘晓峰总裁也讲了,就是我们的这个根据业务的发展非常的快,我们虽然今年刚刚投产,我们发现现在必须规划我们的第二个电芯工厂第三个电芯工厂,因为电芯工厂的生产周期投产周期很长大概等两年到两年多的时间,所以现在的规划也要到2016年、17年出来呢,所以要有很长的时间。所以整个我们感觉就是说我们国内上很的一些公司确实有,跟他们比我们要快,我们快表现在中国来得早我们已经站稳脚跟我们已经布局好了,他如果现在来可能还要慢两年,其他的公司也是一样,都是要赶时间,我们对一些其他的一些的公司我觉得我们技术是领先的,我们是比较强的,跟强的比我们快,所以我们觉得还是有优势的,波士顿电池的美国研发中心主要集中在材料配方电化学这个方面的研究,电芯的设计测试以及电子的这个核心的技术和算法这个方面的研究,北京的研发中心主要的是针对我们的客户,针对我们的市场进行应用型的开发包括电池包的设计,电池模组的设计,还有仿真热管理系的研究,测试和客户的支持,以及我们在这里针对客户开发我们BMS系统配我们的电池包,另外我们开展和国内大学研究所我们进行合作进行共同的研究。

溧阳工厂刚才已经提到了不再重复了,目前我们到中国将近两年的时间,我们目前正在做的客户大家已经看到了,就是国内的一些北汽、郑州日产帅克、瑞奇等等车型,福田、东风等等国内的乘用车还有国内的大巴车我们几乎涉及到的,苏州金龙、安凯、宇通等等的这些项目我们都在做,有些已经交付了首批样件,有些正在开发过程当中,海外目前我们做这个和美国、韩国、印度跟我们合作的一些客户。

总结起来就是说我们想安全可靠的电池系统,仍然是制约电动汽车发展的主要的技术瓶颈,一些劣质的电池现在市场上流通带来负面的影响大家位于这个市场更担心和犹豫了,确实影响发展了。我们的产品的由于技术性能已经提供了一个系统的解决方案,为我们的提供这个方案技术保障的系统已经建立起来了,所以目前我们正在尽我们的全力帮助我们的中国电动汽车市场的发展尽我们的全力。谢谢大家!

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