鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1003次 | 2021年07月12日
先進(jìn)混合動(dòng)力48V鋰電池技術(shù)解決方案和價(jià)值
“第二屆混合動(dòng)力車市場與先進(jìn)電池技術(shù)研討會”的舉辦,給大家提供了一個(gè)交流的平臺,幫助大家了解國內(nèi)外在混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展動(dòng)向、最新進(jìn)展,交流適用于混合動(dòng)力汽車發(fā)展的各種電池技術(shù)及其最新進(jìn)展。希望通過技術(shù)交流,能對我國混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起動(dòng)一定的借鑒和推動(dòng)作用,加快我國混合動(dòng)力汽車用各類電池技術(shù)的快速發(fā)展。
在本次會議上,萬向A123企業(yè)戰(zhàn)略副總裁JeffKessen先生做了“先進(jìn)混合動(dòng)力48V鋰電池技術(shù)解決方案和價(jià)值分析”的專題報(bào)告,以下是根據(jù)速記整理的文字,未經(jīng)本人審核,僅供參考。
A123企業(yè)戰(zhàn)略副總裁JeffKessen
首先介紹一下A123公司在鋰電池領(lǐng)域的地位和發(fā)展,這是我們的一個(gè)戰(zhàn)略規(guī)劃和發(fā)展目標(biāo),在這張圖下面是我們現(xiàn)在的一些項(xiàng)目以及和汽車廠商之間的合作,我們是提供的超級磷酸鐵鋰電池,這么多年我們已經(jīng)生產(chǎn)了12伏的鋰電池,這類電池主要是針對歐洲市場。由于歐盟對于鉛酸電池的規(guī)范和以及“無鉛化”規(guī)定,歐盟很快會尋求新的電池來代替原來的鉛酸電池,可能需要十年的時(shí)間,但是將來會有一個(gè)更大的市場。與此同時(shí),我主要是講一下48伏電池,這里有很多48伏項(xiàng)目,不僅是在歐洲,中國市場在未來的市場規(guī)劃當(dāng)中也是重點(diǎn)。
是什么驅(qū)動(dòng)這個(gè)市場?我們聽到了中國市場對于電動(dòng)車的新規(guī)劃,我們所有汽車廠商都要考慮為了減少排放,如何更好地去迎合市場。在美國,我們已經(jīng)有了一些很好的經(jīng)驗(yàn)。這張圖表給大家介紹了不同種類的電氣化以及它們從環(huán)保的角度來說做得怎么樣。我們在美國看到了已經(jīng)有五年多的零排放實(shí)施,但是仍然達(dá)不到我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。美國的電動(dòng)車生產(chǎn),這是我們國家法律規(guī)定的,但是我們的燃油效率要達(dá)到國際要求,很多汽車制造商努力地去減少他們電氣化的成本。所有汽車廠商都有這類的技術(shù)項(xiàng)目,這也是為了實(shí)現(xiàn)他們的燃油效率發(fā)展的目標(biāo)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
不同的汽車廠商也有不同的選擇,來作為他們的主流技術(shù)。我們有強(qiáng)混動(dòng)力電池系統(tǒng)。可以說我們?nèi)加托侍岣咧凳呛艽蟮?,大概在未來我們預(yù)估在每一個(gè)市場都會有越來越多的混合動(dòng)力車。但是我們看到這個(gè)48伏的系統(tǒng)在10%統(tǒng)在大的節(jié)油率,使我們主流汽車可達(dá)到的碳排放減少的要求。在中國、歐洲及其他的市場每1%的節(jié)油率成本是比較低的,所以48伏系統(tǒng)是性價(jià)比非常高的。
對于成本,我們已經(jīng)有了一定的了解。我們分析了每一個(gè)區(qū)域,特別是中國市場、歐洲市場、美國市場以及日本市場,這是我們對比的四個(gè)市場。我們也分析了市場的需求,比如說燃油效率、減排目標(biāo),以及哪一種混合技術(shù)是最有效的或者效率更高的?;谝陨戏治?,我們在這里講一下48伏的混合動(dòng)力汽車市場在未來的預(yù)計(jì)。我們所有汽車廠商都想要最低的成本來實(shí)現(xiàn)最好的節(jié)油目的,我們認(rèn)為48伏這個(gè)系統(tǒng)不僅是在歐洲,特別在中國市場會有進(jìn)一步應(yīng)用。我們可以預(yù)測哪一些汽車廠商會采用這樣的48V系統(tǒng)。我們也可以估測到未來五年的市場發(fā)展趨勢。我們在全球已經(jīng)簽署了很多合作合同,萬向A一二三預(yù)計(jì)到2020年的48V系統(tǒng)將賣出至少一億。
我們看到全球的48伏,有不同的驅(qū)動(dòng)因素。在中國,為了改善我們的燃油能效。在歐洲,一些汽車上的額外特殊功能是由48伏系統(tǒng)提供的。比如說我們的碳元素的預(yù)調(diào),我們用48伏系統(tǒng)可以在乘客進(jìn)入汽車之前就進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱,這樣可以提高引擎的性能,這些額外的或者其他的特征也會使我們在設(shè)計(jì)48伏系統(tǒng)的時(shí)候考慮到更多的因素。
很多的汽車廠商希望能夠有48伏電池呈現(xiàn)完整的體系,比如說帶熱能的性能上。所以在這個(gè)圖上是一個(gè)大概的圖,那就是我們對于性能的要求,這上面的每一個(gè)點(diǎn),我們看到橙色點(diǎn)是從不同汽車廠商發(fā)來的不同要求。有非常多的工程上要求,這樣的一些系統(tǒng)可能不會被投入到市場,或者到2020年、20201年才投入到市場,這樣一些特定的要求會慢慢地進(jìn)入到我們的市場。我們在電池當(dāng)中要求的是我們的容量,這是我們的Y軸,X軸是高峰功率,第一代發(fā)動(dòng)機(jī),也就是在左下角圓圈當(dāng)中展示的是第一代發(fā)動(dòng)機(jī),這些需求是非常接近的,也可以使我們工程師開發(fā)一種常規(guī)通用的高能效系統(tǒng),可以達(dá)到大部分客戶的要求。
因此,我們也設(shè)計(jì)了第一代超級磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品,我將會給大家介紹一下我們這個(gè)電池的具體細(xì)節(jié)。這是我們公開的一些電池信息,大家可以看到我們這一頁的標(biāo)題,在未來的幾個(gè)月將會公布,我們將向公眾和市場介紹我們的產(chǎn)品,它是一個(gè)48伏超級磷酸鐵鋰電池,在演講最后我也會再介紹一下。我們看到它的容量是8安,放電能率在這里是15千瓦,這個(gè)是10秒內(nèi)的,可以說我們的功率是非常強(qiáng)大的。在圖表的下方我們也看到它的重量,是8公斤,而且它的體積也是非常小的,所以可以說這個(gè)電池甚至可以被安裝在副駕駛座椅下,后排座椅后面,后備箱,這是我們第一個(gè)開發(fā)項(xiàng)目的成果。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
接下來我想要簡單地介紹一下我們這個(gè)電池系統(tǒng)的應(yīng)用以及它的生命周期。首先介紹一下我們是如何來分析這個(gè)電池壽命的,比如說它的溫度,它會變得多熱,在運(yùn)行的時(shí)候以及在其他的時(shí)候,那么不僅是熱量的環(huán)境,還有我們的能量的涌入和溢出,所以這對我們溫度,又對我們的電池壽命有沒有什么影響,以及我們循環(huán)的效果,也就是說頻率以及功率的大小等等,在不同的階段都有一些什么變化,以及最后我們通過這些分析可以得出在哪些特定使用環(huán)境下我們的電池壽命有多久,這也取決于我們的目標(biāo)客戶。
第一個(gè)分析的案例是電池在上海表現(xiàn)會怎么樣,我們用的是NEDC的駕駛循環(huán)模式。這是中國官方來衡量燃料效率的正規(guī)方式,這個(gè)是我們在上海每一天的氣溫以及電池溫度的變化,我們可以看到這是一年當(dāng)中的不同變化,所以有一小部分,比如說在炎熱的夏天我們開車的時(shí)候電池溫度可以達(dá)到60度以上,在其他的時(shí)間和駕駛時(shí)候也都有所記錄。我們希望在十年的增長率可以控制在20%之內(nèi),這是一個(gè)比較良好的趨勢,因?yàn)?8伏的電池使用案例真正的要求并不僅僅保持電池性能,它可以在它的使用過程當(dāng)中和使用壽命當(dāng)中能夠保證其容量以及它是否可以繼續(xù)提供所要求的能率功率。
第二個(gè)案例是一個(gè)更具挑戰(zhàn)的實(shí)驗(yàn),但是結(jié)果是差不多的,我們的客戶用WLTP這樣的循環(huán),這是一個(gè)新的系統(tǒng),首先是在歐盟歐洲使用的,我們也希望它在一段時(shí)間內(nèi)可以在全球被公認(rèn)和普遍使用。我們看到平均每天只有1.5個(gè)小時(shí)的駕駛時(shí)間,要求我們的電池可以被充電,所以應(yīng)該說和第一個(gè)案例相比,它的循環(huán)更加得頻繁。我們看到在這個(gè)案例當(dāng)中其實(shí)電池是安裝在備胎的下方,在一年當(dāng)中最高的溫度達(dá)到了62度,所以這也是一個(gè)比較溫暖的氣溫環(huán)境,這也是一年當(dāng)中的使用情況。
這個(gè)圖表是我們期望當(dāng)中的一年氣溫變化范疇,盡管電池被使用得非常頻繁,我們對于能率的要求非常高,功率的要求也非常高,我們?nèi)匀挥幸粋€(gè)在十年當(dāng)中90%左右的阻率,我們電池的抗電性只有30%,我們選用了非常先進(jìn)的冷卻技術(shù),是可以達(dá)到這一要求的。48伏的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng),我們的汽車制造商并不需要專門地去冷卻它或者設(shè)計(jì)專門的位置來安裝電池,所以這是兩個(gè)實(shí)際的案例。
我還想談?wù)?8伏系統(tǒng)的其他開發(fā)的可能性,這是我剛才用過的一張圖表,我們有一些汽車的項(xiàng)目,我們已經(jīng)選擇了電池供應(yīng)商,可以看到我們在不同的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)當(dāng)中選用了不同的成分。除了超級磷酸鐵鋰之外還使用了一些成分在48伏體系設(shè)計(jì)當(dāng)中,在這里有一個(gè)例子,我們的電池制造商選擇了用LTO,可以說這樣制造出來一個(gè)電池的使用壽命也是比較長的,當(dāng)然不認(rèn)為這是一個(gè)長期的成分,因?yàn)長TO的銷售并不是特別得大,所以我們需要使用更多的原料,而且成本更高,因?yàn)樵谖覀兊南到y(tǒng)當(dāng)中有14個(gè)電芯,但是如果用LTO的話,那么市場愿意選擇這種電池的可能性在未來是比較小的,所以另外一種是NMC。
我們看到NMC已經(jīng)被選擇作為原材料來作為制造48伏系統(tǒng),我們還沒有決定用哪一種電池方案,主要的原因是我們需要花更多的時(shí)間來研究市場的需求。所以我認(rèn)為超級磷酸鐵鋰和NMC是48伏系統(tǒng)當(dāng)中比較具有潛力的兩種類型。
接下來我想簡單說一說如何比較成功地在超級磷酸鐵鋰電池當(dāng)中實(shí)現(xiàn)冷卻效果,我們希望升溫不要過快,橙色的柱狀圖就是原來已經(jīng)用的系統(tǒng),它在我們的市場當(dāng)中已經(jīng)有十年的歷史,綠色的是超級磷酸鐵鋰新型的表現(xiàn)??梢钥闯鲭姵刎?fù)極的絕緣性會改變我們電池的設(shè)計(jì),都可以極大地減少我們的電阻,也可以增加我們電池的容量,這是在我們第二代的進(jìn)展和變化當(dāng)中。
在充電放電的時(shí)候都可以再繼續(xù)使用我們的電池,這就使我們在很多的應(yīng)用當(dāng)中可以不需要過多地依賴?yán)鋮s系統(tǒng)。這不僅僅是在48伏電池當(dāng)中可以使用的,這在我們12伏電池設(shè)計(jì)當(dāng)中也是使用的,我們12伏的市場現(xiàn)在仍然主要是在歐洲,但是因?yàn)槲覀儗τ陔姵氐脑O(shè)計(jì)進(jìn)行改革,所以我們用同樣的活性物質(zhì),我們改變了設(shè)計(jì),我們可以更好地去和傳統(tǒng)的鉛酸電池進(jìn)行競爭。
可以說這是我們鋰電池領(lǐng)域的一個(gè)巨大成功,因?yàn)槲覀冊?2伏的電池應(yīng)用當(dāng)中當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了一些難題,比如低溫性能,但是去年已經(jīng)有了一個(gè)非常巨大的科技突破。
我們大概地介紹了一下概況,可以說鋰這種材料是非常好的一種選擇,我們從EV電動(dòng)車到右邊的12伏雙擎或者微混的汽車,我們能夠更有效地提高效率,LTO就可以提供非常高的功率,但是大部分的應(yīng)用是來自于我們的磷酸鐵鋰,這也是我們特殊的一個(gè)成分或者特殊的原料。我們發(fā)現(xiàn)它在混合動(dòng)力的技術(shù)開發(fā)當(dāng)中成為了一種非常實(shí)用的化學(xué)成份和原料,特別是在48伏電池的開發(fā)當(dāng)中。
總結(jié)一下,我們現(xiàn)在看到48伏系統(tǒng)在市場當(dāng)中,越來越多地被重視和應(yīng)用,不僅是在歐洲,在中國也是如此。很多的汽車廠商都有不同的要求,這就要求我們能夠設(shè)計(jì)出不同的或者一系列的48伏電池系統(tǒng),而每一種原材料、每一種化學(xué)物質(zhì)在市場當(dāng)中,在電氣化方面都具有各自不同的性能。我們剛才說了自己的超級磷酸鐵鋰電池是非常好的非常實(shí)用的,部分產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場,將來會有更多的市場應(yīng)用。感謝大家的聆聽,謝謝大家。如果大家有問題可以提問。