惠州億緯鋰能股份有限公司電源系統(tǒng)部的副總黃紅良
中國(guó)電池雜志-中國(guó)電池網(wǎng)11月12日訊（陳語(yǔ) 湖北武漢直播報(bào)道）11月12日，在2015年第3屆中國(guó)（武漢）鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國(guó)際高峰論壇（ABEC 2015，鋰電“達(dá)沃斯”）上，惠州億緯鋰能股份有限公司電源系統(tǒng)部的副總黃紅良發(fā)表了題為《三元?jiǎng)恿﹄姵氐膽?yīng)用和發(fā)展》的演講報(bào)告，以下是演講報(bào)告實(shí)錄：
各位專家，各位同仁上午好！我演講的題目和主持人報(bào)告的有一點(diǎn)點(diǎn)區(qū)別，我想把三元?jiǎng)恿﹄姵氐膽?yīng)用和發(fā)展跟大家稍微分享一下。
我們知道新能源汽車發(fā)展在2014年、2015年這個(gè)風(fēng)口，但是這個(gè)風(fēng)口肯定是不持續(xù)的，我覺(jué)得平穩(wěn)快速的增長(zhǎng)才是我們新能源汽車發(fā)展最好的途徑。每年增長(zhǎng)兩到三倍這個(gè)不太現(xiàn)實(shí)。所以我跟很多專家和同仁在預(yù)測(cè)這個(gè)過(guò)程的時(shí)候，我們覺(jué)得2016年這樣的增長(zhǎng)可能會(huì)保持在70%到100%這個(gè)增長(zhǎng)范圍之內(nèi)，這也是相當(dāng)樂(lè)觀的。
而這個(gè)70%到100%的增長(zhǎng)，我更看好乘用車的快速增長(zhǎng)，而客車，特別是公交車的增長(zhǎng)可能更加放緩。在商用車，比如物流車和專用車這一類的增長(zhǎng)明年會(huì)有大的增長(zhǎng)。
新能源汽車的發(fā)展離不開鋰離子動(dòng)力電池，隨著我們十一五、十二五對(duì)磷酸鐵鋰的一個(gè)支持，以及在2014年，2015年三元的一個(gè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，基本形成了我們磷酸鐵鋰和三元并行的技術(shù)路線。我們?cè)谶@里看一下鋰離子動(dòng)力電池的分類，大概有兩種，一種是根據(jù)它材料來(lái)的，比如磷酸鐵鋰、三元、錳酸鋰、鈦酸鋰。還有一種分類是跟它的外觀形態(tài)，比如我是圓柱，是軟包，還是方形鋁殼。我們說(shuō)鋰離子電池這兩者是加起來(lái)的，比如我們表達(dá)一個(gè)方形鋁殼的磷酸鐵鋰電池，它就是一個(gè)外觀形態(tài)加材料的這樣的一個(gè)方式。
那么在國(guó)內(nèi)外的技術(shù)路線我們可以看到，左邊的這個(gè)表是2014年我們國(guó)內(nèi)的前十的排名，可以看到磷酸鐵鋰基本形成以方形鋁殼為主的技術(shù)路線，但是還有2014年發(fā)展三元、軟包的技術(shù)路線。國(guó)外以三元或者錳酸鋰離子為基礎(chǔ)。方形鋁殼和磷酸鐵鋰，我的預(yù)測(cè)，在今后五年，必須是個(gè)并行，磷酸鐵鋰安全性好，循環(huán)壽命高，在一些公交車和出租車這一類的應(yīng)用領(lǐng)域肯定會(huì)選擇磷酸鐵鋰。
三元這一塊，因?yàn)樗谋饶芰勘容^高，而且成本比較低，你在一些低成本的站點(diǎn)，或者要求體積比能量和重量比能量要求比較高，用三元材料。
因?yàn)榱姿徼F鋰發(fā)展的技術(shù)比較成熟，大家都比較清楚，所以我在這里重點(diǎn)來(lái)講講三元?jiǎng)恿﹄姵亍，F(xiàn)在三元我總結(jié)了三個(gè)適用的領(lǐng)域，就是物流車、專用車以及乘用車，這個(gè)乘用車就是比如微型車，滿足雙100的。
為什么這三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域比較符合三元材料的應(yīng)用呢，因?yàn)樗膽?yīng)用條件沒(méi)有那么惡劣，而且它的道路條件比好，而且使用年限也沒(méi)有像公交車需要8年或者20萬(wàn)公里，或者30萬(wàn)公里這種需求。所以我總結(jié)三元材料在三個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用會(huì)是今后的重點(diǎn)。
三元材料也有技術(shù)路線，我們到底是用圓柱還是用軟包還是用方形鋁殼呢，圓柱也有18650，還有特斯拉即將發(fā)展的20700，還有26800這種圓柱形的，可以統(tǒng)稱為圓柱鋼殼，容易做到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、一致性。
軟包現(xiàn)在可能是在日韓發(fā)展得比較多，特別是韓國(guó)的LG。軟包我覺(jué)得國(guó)內(nèi)的企業(yè)如果要去玩軟包，如果你的PEC技術(shù)成熟，熱管理控制非常好的話，你可以去做。但是以目前PEC技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)廠家去萬(wàn)萬(wàn)18650這種標(biāo)準(zhǔn)化的東西還是比較靠譜的。
但是我覺(jué)得我們目前來(lái)說(shuō)要去做18650這種標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，我們也要看到國(guó)際特別是日韓的發(fā)展路線，的看法是，在未來(lái)一到兩年之內(nèi)，還是以18650，特別是在物流車、專用車，還是以18650為主。今后三元如果隨著你的PEC的成熟，散熱成熟的話，我想它的發(fā)展會(huì)以18650標(biāo)準(zhǔn)型加方形金屬殼這個(gè)技術(shù)路線并行。
目前來(lái)說(shuō)18650這樣的應(yīng)用，在成組方式有三個(gè)方面，第一個(gè)方面占據(jù)到現(xiàn)在成組方式的電阻焊，現(xiàn)在市場(chǎng)70%到80%，但是還有一個(gè)成組方式會(huì)異軍突起，就是鋁絲焊接，類似特斯拉的這種，這個(gè)為什么會(huì)異軍突起呢？第一個(gè)，它相當(dāng)于跟每一個(gè)18650或者圓柱電池上的保險(xiǎn)絲，它的安全性高。第二，它的成本也比較低，安全性高，成本低，你當(dāng)然會(huì)得到市場(chǎng)的接受。但是它有一個(gè)缺點(diǎn)，我們目前對(duì)鋁絲焊接的工藝要求還是比較高的，所以為什么沒(méi)有大規(guī)模使用的原因。
除了這兩個(gè)，一個(gè)現(xiàn)在主流，一個(gè)未來(lái)會(huì)成為主流，還有一些其他的連接方式，各個(gè)廠家為了做一些產(chǎn)品的差異化而設(shè)計(jì)的18650的成組方式。我總結(jié)，不管你成組方式怎么發(fā)展，但是它必須要遵循三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)你必須要做成標(biāo)準(zhǔn)化的模組，這樣你的成本才低，你的線才好布置。第二個(gè)就是你成組的成本低。第三，安全性。做到這三點(diǎn)，今后的連接方式肯定是成為主流。
上面講了技術(shù)路線，成組方式，它還有三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題需要解決，第一個(gè)就是安全性，我們電池它是一個(gè)能量體，可以說(shuō)一個(gè)電池廠它的優(yōu)劣百萬(wàn)分之一就很優(yōu)秀了，你保證它的安全安全性，電芯是一個(gè)基礎(chǔ)，但是也是一個(gè)系統(tǒng)工程。所以我們引入了一個(gè)安全邊界，或者是安全的本真性的這樣一個(gè)概念。如果我整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中有一個(gè)電池或者多個(gè)電池同時(shí)發(fā)生泄露起火的條件，而對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)是安全的，我們就講它是安全的。我的意思就是你不能保障你每一個(gè)單體能量體是安全的，但是你要保障你整個(gè)系統(tǒng)是安全的。
怎么保障整個(gè)系統(tǒng)是安全的呢？我這里給出了兩個(gè)建議，第一個(gè)建議就是我單體的能量要小，即使發(fā)生了起火的現(xiàn)狀，你對(duì)周圍的影響不夠大。第二，我系統(tǒng)的一些設(shè)計(jì)，來(lái)保障整個(gè)電源系統(tǒng)是安全的。我們?cè)谶@里做了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)是把三只電芯同時(shí)短路，第二個(gè)是三只電芯同時(shí)加熱，大家可以看一下圖。
第二個(gè)需要解決的問(wèn)題就是熱量管理的問(wèn)題，三元為什么不安全，因?yàn)樗l(fā)熱量比較大。這里給出兩個(gè)圖，兩個(gè)圖就是中倍率5C，可以看到在1C放熱條件下，它的溫升不超過(guò)5度，這是可以接受的。但是隨著2C，3C，特別是5C，它的溫升就有點(diǎn)大了，在15度到25度之間。
下面一個(gè)是能量型的電芯，用1.5C持續(xù)放大的話，可以看到在整個(gè)放電過(guò)程當(dāng)中，溫度到70度，這樣的話，在我們應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中是不可以接受的，特別是溫升40多度。
我們列這兩個(gè)圖要說(shuō)明的問(wèn)題，我們能量型的發(fā)熱量肯定要大，功率型，特別是1.5C18650它的發(fā)熱量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小的。我們?cè)跓峁芾矸矫娴脑挘F(xiàn)在很多車廠是要求你IP67的等級(jí)，所以如果要達(dá)到IP67的等級(jí)只有兩種途徑，第一種是自然冷卻，第二種就是液冷。我給出的一個(gè)觀點(diǎn)，你在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其實(shí)你可以應(yīng)用不同的產(chǎn)品，你要去做到一個(gè)平衡點(diǎn)，比如在專用車，物流車的領(lǐng)域，使用條件比較優(yōu)良，我建議是用5C型的電芯，如果是高端乘用車，追求加速度，追求它的比能量要高，我建議采用能量型的電芯，而且采用空調(diào)風(fēng)冷，或者液冷的方式。
第二個(gè)要解決是壽命的問(wèn)題，現(xiàn)在的18650的壽命基本上如果在100%SOC的條件下，在800到1200次之間，如果控制在10%到90%SOC的話，在1000到1500次之間，如果成組按80%循環(huán)壽命折中的話，基本滿足物流車和乘用車5年12公里的需求。但是我們現(xiàn)在說(shuō)它基本滿足，我們不應(yīng)該屈服于現(xiàn)在滿足，所以我們要進(jìn)一步地提高18650的壽命，單體電芯要提高到2000次以上，要控制SOC使用范圍在10%到90%，然后要自動(dòng)化生產(chǎn)，保障單體電芯的一致性，從而保證整個(gè)電源系統(tǒng)的壽命。
三個(gè)問(wèn)題解決完了我們看一看18650 200mAh電芯和韓國(guó)的對(duì)比，現(xiàn)在它供不應(yīng)求，因?yàn)樗凶约旱奶攸c(diǎn)，第一IC倍率放電，然后內(nèi)阻小，發(fā)熱量小，國(guó)內(nèi)成組技術(shù)的水平不太高的話，所以它供不應(yīng)求。我預(yù)計(jì)2016年，2.2Ah仍是一個(gè)首選，但是我們要把2.2Ah今后在中倍率條件下要更加提高。其實(shí)我們最面臨的是跟日韓系進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，我給出了三個(gè)建議，第一，我們要大規(guī)模化，至少是幾十萬(wàn)只的起量，你今后在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)才有可能有一席之地。第二，必須要做全自動(dòng)化，做到一致性，來(lái)保證整個(gè)電源系統(tǒng)的壽命。第三，要做到比韓系更高的性價(jià)比，你價(jià)格要比它便宜，你的性能要比它好。
下面我做了一下我們性能和韓系的對(duì)比，最關(guān)心的是循環(huán)性能，目前對(duì)我們自己的電芯來(lái)說(shuō)，已經(jīng)跑了1000周，我用1C 2150mAh作為標(biāo)的，大家可以看一下這個(gè)圖的對(duì)比，它的差距還是比較大的。我剛才建議從10%用到90%，我們做了一個(gè)常溫的循環(huán)壽命測(cè)試，測(cè)試到600周用1C2000毫安時(shí)對(duì)它進(jìn)行標(biāo)的，大家可以看這個(gè)圖。
第三個(gè)我們關(guān)注它的高溫循環(huán)性能。還有它倍率放電的性能，要關(guān)注它倍率溫升的性能，我們做了兩個(gè)，一個(gè)充電充到4.1伏，放電放到3.0伏，我們溫升比它低10度，這對(duì)整個(gè)車廠來(lái)說(shuō)還是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的。
我們把它充到4.2伏，容量也比兩個(gè)韓系要高，溫度可能在4.2伏這樣一個(gè)溫升，容量越多，到后面放出的溫度越大，所以跟它的溫度相差在5度左右。我們還做了不同溫度的放電性能，在單體零下10度可以放出73.8%的能量，零下20度可以放出64.8%的能量，如果你把它做成一個(gè)電源系統(tǒng)或者PEC之后，因?yàn)樗袩崃康木奂姆烹娔芰繒?huì)更多。
我們還做了不同溫度下充電的性能，我們建議零度以上進(jìn)行充電，也做了零下10度進(jìn)行充電，可以充95.8%，因?yàn)槲覀冞@款電芯不是針對(duì)于低溫充電的電芯，所以不建議在低溫下充電。
這是高溫儲(chǔ)存的性能，在60度儲(chǔ)存有96%容量的剩余，在容量恢復(fù)這方面可以恢復(fù)到100%，而且它的一致性是比較好的。
還做了一些安全性能對(duì)比，就是一些常規(guī)的對(duì)比，這里沒(méi)有放進(jìn)去三元材料針刺，如果按照QC743，針刺是可以過(guò)。
在未來(lái)18650的發(fā)展，上面是三芯的它可以給大家更好的發(fā)展方向，中倍率到高能量的291和337，后面有26P，是用來(lái)替代22P中倍率的一個(gè)電芯。
我們18650要朝這兩個(gè)方面發(fā)展，第一個(gè)是朝更高比能量方向去做，2933這樣一個(gè)電芯，第二，朝著中倍率條件下的更高比能量，做5C和2.6Ah這樣的電芯。除了這個(gè)，液冷會(huì)是今后的主流，如果高端車輛，液冷是一個(gè)基本的標(biāo)準(zhǔn)，如果在低端的，對(duì)成本要求比較高，物流車，微型車，我建議自然冷卻。
還有BMS，朝著更智能化和動(dòng)態(tài)管理技術(shù)發(fā)展。
上面分享了一下我自己的一些見(jiàn)解，我也把億緯鋰能介紹一下，我們是在2001年成立，在2009年創(chuàng)業(yè)板上市，在2014年達(dá)到12.8億銷售額，現(xiàn)在有四個(gè)工廠，一個(gè)是西坑工廠，在惠州，它是全世界最大的鋰原電池生產(chǎn)基地。第二個(gè)是仲愷工廠。第三個(gè)松茂工廠，有兩個(gè)事業(yè)部，一個(gè)是自動(dòng)化的事業(yè)部，我們很多在鋰原電池，以及數(shù)碼類的自動(dòng)化的設(shè)備，都是我們自己公司研發(fā)的。還有一個(gè)是荊門的工廠，主要是生產(chǎn)磷酸鐵鋰的電池。
研發(fā)能力的話，現(xiàn)在有9名博士，257項(xiàng)專利，而且我們還有一個(gè)地方的聯(lián)合工程中心，這是給我們民營(yíng)企業(yè)在技術(shù)的一個(gè)最大肯定，品質(zhì)體系建得比較完全。營(yíng)業(yè)收入在2009年才2億，到2014年12億，這個(gè)增長(zhǎng)是很快的。后面的發(fā)展會(huì)更加迅速。
第三個(gè)就是動(dòng)力電池的產(chǎn)能規(guī)模，磷酸鐵鋰在荊門生產(chǎn)占地200畝，專門生產(chǎn)方形鋁殼的電芯，現(xiàn)在生產(chǎn)50到100Ah的容量范圍。日產(chǎn)是3000只，到年底會(huì)達(dá)到8000，達(dá)到日產(chǎn)13000。
然后是三元電芯，我們從頭到尾是沒(méi)有一個(gè)工人的，我們整個(gè)團(tuán)隊(duì)是100人左右，包括50個(gè)人是設(shè)備維護(hù)和工程那邊的人員，其他都是一些品質(zhì)和生產(chǎn)管理人員。仲愷二期2015年底會(huì)達(dá)到30萬(wàn)的產(chǎn)能。
成組方式三個(gè)方面，第一個(gè)做軟連接的結(jié)構(gòu)。第二個(gè)是銅鎳復(fù)合片。方形鋁殼承租方式，我們摒棄了螺絲工藝，采用激光焊接的方式，連接更可靠，但是它有一個(gè)缺點(diǎn)，它的后續(xù)維護(hù)這方面的成本比較高一點(diǎn)。
我的報(bào)告到這里，謝謝！
（以上內(nèi)容根據(jù)論壇現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)發(fā)言者本人審閱。）
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