銀隆詹世英：三元正極、硅碳負極將是銀隆未來(lái)規劃重點(diǎn)
銀隆新能源有限公司電池研究院副總工程師詹世英博士作主題演講
11月16日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì )”在北京啟幕。本屆峰會(huì )由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )和電池中國網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )動(dòng)力電池應用分會(huì )承辦，無(wú)錫先導智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì )人數超600人。
11月16日下午，以“束縛與發(fā)展：重新定義整車(chē)與電池”為主題的電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)分論壇，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )動(dòng)力電池應用分會(huì )高級顧問(wèn)、國家科技成果轉化基金新能源汽車(chē)創(chuàng )業(yè)投資子基金合伙人兼總裁方建華主持。
銀隆新能源有限公司電池研究院副總工程師詹世英博士介紹了銀隆動(dòng)力電池技術(shù)的創(chuàng )新與發(fā)展。演講實(shí)錄如下：
我給大家匯報的內容大概分五部分：
第一部分，對我們公司簡(jiǎn)單的介紹。
我們公司全名叫銀隆新能源股份有限公司，目前有八各級地，其中目前已經(jīng)實(shí)現量產(chǎn)的主要一個(gè)是南方產(chǎn)業(yè)園和北方產(chǎn)業(yè)園南方最早是珠海的總部，還有兩個(gè)產(chǎn)業(yè)園，一個(gè)是在河北的武安，還有石家莊的正定，兩個(gè)電池廠(chǎng)主要在珠海和河北，河北的產(chǎn)能更大一些，大概珠海產(chǎn)能的5—6倍左右。今年正在全力建設的兩個(gè)產(chǎn)業(yè)園分別是成都、天津產(chǎn)業(yè)園，預計年底之前都會(huì )開(kāi)始投入使用，并且有相應的產(chǎn)出。蘭州產(chǎn)業(yè)園目前正在建設當中，蘭州產(chǎn)業(yè)園基本建設完成，美國生產(chǎn)基地主要是研發(fā)和銷(xiāo)售基地。
這是銀隆目前的產(chǎn)業(yè)鏈布局，基本上是閉合型的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，終端產(chǎn)品分別是整車(chē)和儲能產(chǎn)品，他的核心技術(shù)主要是在電池和原材料上。目前銀隆這幾年走的技術(shù)路線(xiàn)應該是非主流的技術(shù)路線(xiàn)，和國內大多數的電池廠(chǎng)家動(dòng)力電池廠(chǎng)不太一樣，他更關(guān)注的是電池的安全性以及可靠性對于整車(chē)的實(shí)際應用。所以他選擇了一個(gè)采用鈦酸鋰作為負極的技術(shù)路線(xiàn)，目前來(lái)說(shuō)銀隆是全球最大的銀隆鈦材料，包括電池的生產(chǎn)基地，從2015年新建的生產(chǎn)線(xiàn)基本上都是全部實(shí)現了全自動(dòng)化，包括原材料還有電池以及PACK的生產(chǎn)線(xiàn)。
這個(gè)是我們銀隆鈦酸鋰電池的幾大類(lèi)型，基本上都屬于大電池，有圓柱的、軟包的和金屬外殼方形的。我們銀隆車(chē)的品牌，廣通，這個(gè)是收購了一個(gè)整車(chē)的資質(zhì)，主要生產(chǎn)6米以上的大巴、專(zhuān)用車(chē)、還有客車(chē)。
銀隆的核心技術(shù)專(zhuān)利超過(guò)上百項，基本上覆蓋了從原材料一直到整個(gè)鋰電池相關(guān)的電池技術(shù)包括驅動(dòng)、電池管理系統，所以銀隆是國內少數幾家真正擁有核心專(zhuān)利的幾個(gè)企業(yè)之一。由于鈦酸鋰具有比較特殊的性質(zhì)，所以在2016年榮獲了聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織授予的領(lǐng)先技術(shù)藍天獎。
銀隆鈦的核心技術(shù)，首先第一個(gè)材料，鈦酸鋰材料特點(diǎn)我這里不想說(shuō)太多，它和石墨相比其實(shí)優(yōu)勢很多，但是問(wèn)題其實(shí)也有，這里面對比表，他的優(yōu)點(diǎn)，高安全、長(cháng)壽命、快充，耐高溫，就是公共溫度范圍更寬，這里面主要問(wèn)題就是說(shuō)他的能量密度低，當然還有我們專(zhuān)家知道，鈦酸鋰材料普遍受到垢病的問(wèn)題就是他的成本問(wèn)題，能量密度低這個(gè)問(wèn)題肯定是實(shí)實(shí)在在的，是材料本身屬性，是改變不了的。至于成本的問(wèn)題我個(gè)人認為這個(gè)觀(guān)點(diǎn)稍微有一點(diǎn)點(diǎn)值得商榷，由于鈦酸鋰材料本身一定要實(shí)現納米化的處理，包括為了實(shí)現他的加工性能包括配套生產(chǎn)，要對他做一個(gè)特殊工藝的加工，他原材料成本只是占他的一部分，如果是說(shuō)不采用比較先進(jìn)的納米化工藝，在生產(chǎn)過(guò)程當中會(huì )出現比較大的一個(gè)加工異常的情況。但隨著(zhù)近幾年我們制造裝備，包括攪拌工藝、制漿技術(shù)各方面的提升，鈦酸鋰原來(lái)的納米材料用的不好的情況逐漸得到了改善，鈦酸鋰材料，因為我們自己有材料研究院，他們也和我們一起聯(lián)合開(kāi)發(fā)，把這個(gè)材料實(shí)際使用成本會(huì )降至少一半以上，所以鈦酸鋰的成本問(wèn)題可以算做0.5吧，所以這個(gè)問(wèn)題，4個(gè)優(yōu)點(diǎn)、1.5個(gè)問(wèn)題。
鈦酸鋰材料制成的鈦酸鋰電池主要有四大優(yōu)點(diǎn)：
第一，快速充電，6分鐘。什么概念，我們在電化學(xué)里面講，10C、6分鐘，可以充到整個(gè)電池容量的95%以上?，F在整車(chē)實(shí)際運行充電，我們對外承諾是10分鐘以?xún)?，目前?lái)講，在大多數公交，只要使用銀隆鈦酸鋰電池是可以實(shí)現10分鐘之內單次充滿(mǎn)的要求，最典型的案例我在后面還會(huì )介紹，放電大概也是可以實(shí)現10C的。
第二，超常循環(huán)壽命，左邊這個(gè)圖是我們目前在實(shí)驗室測試最早的循環(huán)壽命，這個(gè)電池是在2013年左右的時(shí)候生產(chǎn)的第四代電池，現在是循環(huán)了2300多次，容量保持仍然在90%以上，所以他的循環(huán)壽命可能算是鋰電池里面唯一一款可以達到兩三萬(wàn)次以上的電池，是高于傳統鋰離子電池當中的產(chǎn)品，他的超長(cháng)循環(huán)壽命結合其他的特點(diǎn)，使得它在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域有非常好的應用前景。
第三，鈦酸鋰電池的超常安全性。這里面解釋不多講了，因為在學(xué)術(shù)上還是有點(diǎn)爭議，鈦酸鋰表面有沒(méi)有SEI膜的問(wèn)題，各位專(zhuān)家有各自的觀(guān)點(diǎn)，總的來(lái)講，SEI膜對電池本身的安全性不會(huì )起決定性的作用，但對于石墨體系或者硅碳體系來(lái)講，SEI膜有無(wú)對他安全性是非常重要的影響。這是我們做的一些特殊的實(shí)驗，針刺，還有在水里面的針刺，左上角的小燈泡會(huì )一直亮下去，各位如果有機會(huì )可以到我們公司看，我們會(huì )給大家現場(chǎng)演示針刺的實(shí)驗，這是不屬于國標的驗證，這是屬于比較特別的我們個(gè)人的工程師的愛(ài)好，拿電鉆把這個(gè)電池鉆透，這個(gè)燈泡會(huì )一直亮著(zhù)。
這個(gè)過(guò)程當中這個(gè)電池一直都沒(méi)有發(fā)生任何的熱失控，不管是冒煙還是起火現象，一直都沒(méi)有，這個(gè)燈泡也一直亮著(zhù)。
這三個(gè)視頻主要為了體現鈦酸鋰電池異于其他鋰離子電池超強的安全性，這是測試的一些照片，之前我做演講的時(shí)候有專(zhuān)家問(wèn)為什么沒(méi)有短路的照片在上面，因為短路實(shí)際測的時(shí)候也沒(méi)有太大變化，和針刺一樣，所以短路可能其他電池問(wèn)題比較多。制定國標的時(shí)候鈦酸鋰電池熱失控算是作為單獨的項目，因為和其他的鋰電池熱失控條件不太一樣，傳統熱失控可能針刺對他不太起作用。
這是鈦酸鋰寬工作溫度范圍的情況，我們實(shí)驗室可以做到零下50度和60度的區間，為了保險起見(jiàn)我們會(huì )把這個(gè)區間壓縮一下，即使壓縮到零下40度到55度的區間，這也算鋰電池里面最寬的工作溫度范圍，這里面工作溫度范圍指可以充電、也可以放電，尤其是低溫充電的情況，是鈦酸鋰獨有的性質(zhì)，不是說(shuō)石墨類(lèi)的電池不能充，也可以充，但是經(jīng)過(guò)一百多次的循環(huán)，析鋰會(huì )很?chē)乐?，基本上這個(gè)電池會(huì )提前報廢掉，而且安全性也會(huì )急速降低，所以一般使用磷酸鐵鋰或者三元電池會(huì )強制要求不允許在零度以下充電，鈦酸鋰沒(méi)有這個(gè)強度要求。
在高溫條件下，第三行數據是低溫的數據，至于他高溫的數據，鈦酸鋰電池因為他本身的長(cháng)循環(huán)壽命，使它在高溫時(shí)候測試的循環(huán)性能會(huì )更好，當然三元電池和磷酸鐵鋰電池現在水平更高一些，但是不會(huì )有太大的變化，這和材料本身的行之有關(guān)系。一般我們做一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬來(lái)說(shuō)，鈦酸鋰電池常溫循環(huán)壽命大概55度高溫壽命5—6倍左右，所以鈦酸鋰電池在這么高溫下仍然可以超過(guò)5千—6千次左右。當然這是實(shí)驗室恒溫的條件下，常溫正常工作的時(shí)候不會(huì )出現這么極端的狀態(tài)。
這是銀隆目前主要的鈦酸鋰電池產(chǎn)品，至于整個(gè)發(fā)展規劃，我們當然也有自己的一些想法。其實(shí)銀隆鈦酸鋰電池的核心技術(shù)，最重要的是在濕法納米材料制造技術(shù)，就是納米鈦酸鋰材料，這個(gè)材料制作技術(shù)不光適合于鈦酸鋰，同時(shí)適合于其他的正極像三元或者負極硅碳這一類(lèi)材料的生產(chǎn)制造，所以這兩個(gè)材料也是我們今后發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)，這也是我們響應國家號召，按照國家技術(shù)路線(xiàn)，當然也會(huì )開(kāi)發(fā)高比能量，滿(mǎn)足不同消費者、不同市場(chǎng)的需求。原來(lái)鈦酸鋰電池也會(huì )做相應的提升，但是他受本身性質(zhì)的影響，能量密度不會(huì )有特別大的變化，所以我們認為他還會(huì )繼續發(fā)揮他的作用，但是需要一個(gè)輔助源，我們這里選的是這氫燃料電池，鈦酸鋰的總成，通過(guò)它的使用可以解決氫燃料電池低溫啟動(dòng)能量功率輸出的問(wèn)題，由于鈦酸鋰的使用也可以解決他在能量回收方面的一些缺點(diǎn)。
這是我們做的一款設計，這個(gè)車(chē)目前原型車(chē)已經(jīng)做出來(lái)了，客車(chē)和小車(chē)的續駛里程都會(huì )超過(guò)400公里，基本上就可以把里程焦慮這個(gè)問(wèn)題完全解決掉。
第四方面，介紹一下目前銀隆鈦酸鋰電池在實(shí)際應用過(guò)程當中，這個(gè)主要針對整車(chē)了，由于鈦酸鋰電池具有快充、長(cháng)壽命、耐寬溫、高安全的特點(diǎn)，這些技術(shù)優(yōu)勢導致它產(chǎn)生了附加的效果，就是非常高的運營(yíng)效率?？斐潆娨馕吨?zhù)可以在短時(shí)間之內充滿(mǎn)電，所以他配置的充電樁基本上一個(gè)充電樁可以配5臺大巴以上。另外，與傳統車(chē)實(shí)際運營(yíng)效率相比，可以1：1的進(jìn)行替換，不需要做過(guò)多的備份車(chē)或者備用司機的準備，更符合于我們現在傳統車(chē)使用的概念，尤其是這種高效率的話(huà)，還有耐寬溫的工作，可以適用于我們國家從南到北幾乎所有地區的實(shí)際應用，尤其北方這邊冬天的時(shí)候更明顯。
這是目前銀隆整個(gè)的銷(xiāo)售情況，2014年這款車(chē)型是我們目前的明星車(chē)，仿古當當車(chē)。
2016年我們自行開(kāi)發(fā)的雙層巴士，是作為第二屆中美氣候智慧型低碳城市峰會(huì )的指定用車(chē)。
這是今年剛剛在北京天安門(mén)一號線(xiàn)運行的一路公交車(chē)18米的純電動(dòng)。
這個(gè)是不同的車(chē)型，當然明星車(chē)當當車(chē)主要是在我們觀(guān)光一號線(xiàn)運行了差不多3年的時(shí)間，2014年9月28日投入運營(yíng)，現在已經(jīng)3年多了，這個(gè)是傳統的車(chē)型，包括還有8米和8.5米的車(chē)。還有我們專(zhuān)門(mén)給廣州機場(chǎng)開(kāi)發(fā)的百度車(chē)，另外還有一些商用車(chē)。
這個(gè)是我們實(shí)際的測試數據，這是在天安門(mén)到永定門(mén)這個(gè)觀(guān)光一號線(xiàn)環(huán)線(xiàn)，運行了3年時(shí)間，整個(gè)我們在售后的時(shí)候測試電池容量衰減，現在基本上平均值不超過(guò)1%，個(gè)別的衰減最大值2%左右，所以基本上可以覆蓋整個(gè)車(chē)的使用壽命，如果各位專(zhuān)家或者是朋友有興趣的話(huà)可以去天安門(mén)來(lái)乘坐這個(gè)車(chē)實(shí)際感受一下。
對于我們整車(chē)銷(xiāo)售的話(huà)，我這里簡(jiǎn)單說(shuō)，采取一個(gè)四方共贏(yíng)的商業(yè)模式，具體來(lái)講，10年租賃、10年質(zhì)保、整車(chē)替換。
銀隆鈦酸鋰電池還有更多的應用，在一些極端條件下，軍方，在極寒或者是極高溫的下，另外，目前正在做的項目，高鐵能量回收，還有鋼鐵，儲能的項目。
這個(gè)是工業(yè)項目的應用，目前在張北南方電網(wǎng)、國網(wǎng)，都有十幾的硬性。
最后講一講關(guān)于產(chǎn)業(yè)鏈綜合利用的展望。其實(shí)銀隆對于產(chǎn)業(yè)鏈的整合一直也不是屬于封閉的，對于電池系統一直也希望和更多的企業(yè)展開(kāi)聯(lián)合的開(kāi)發(fā)，銀隆更看重的是鈦酸鋰這個(gè)材料還有電池的核心技術(shù)，所以我們在這兩部分投入了更多的精力，這個(gè)是我們整個(gè)綜合利用的策略。
對于鈦酸鋰電池來(lái)說(shuō)，鈦酸鋰的回收我們材料研究院正在開(kāi)發(fā)，可以把回收來(lái)的負極直接采用燒結方式還原成鈦酸鋰，效果有一定效果，但卻是有一些問(wèn)題需要處理。
這個(gè)是剛才說(shuō)的實(shí)際回收的示意圖，怎么把廢舊鈦酸鋰電池變成純的鈦酸鋰，也是我們目前開(kāi)發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)，作為一個(gè)動(dòng)力電池廠(chǎng)商，也要肩負起相應的社會(huì )責任。
這個(gè)是我們對于鈦酸鋰銀隆電池的整個(gè)全壽命周期管理的情況，當然也包括動(dòng)力電池梯次利用和儲能的實(shí)際應用情況。
這個(gè)是銀隆的全球戰略伙伴。
謝謝！
?。ǜ鶕F場(chǎng)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審核）
相關(guān)閱讀：
驗證碼：
