遨優(yōu)動(dòng)力代東舉：富鋰錳基電池技術(shù)應用前景
圖為浙江遨優(yōu)動(dòng)力系統有限公司研發(fā)總監代東舉做主題演講
9月22日上午，由中國化學(xué)與物理行業(yè)協(xié)會(huì )動(dòng)力電池應用分會(huì )和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，全球未來(lái)出行大會(huì )組委會(huì )戰略支持，同濟大學(xué)汽車(chē)學(xué)院、優(yōu)必愛(ài)信息技術(shù)(北京)有限公司重點(diǎn)支持的“Li+學(xué)社·成就鋰享 智信未來(lái)（2018）電池技術(shù)沙龍”第五期：“歸因重組-大數據解開(kāi)電池安全困局”沙龍在杭州國際博覽中心舉辦。浙江遨優(yōu)動(dòng)力系統有限公司研發(fā)總監代東舉在沙龍上做主題演講，以下是演講內容。
浙江遨優(yōu)動(dòng)力系統有限公司研發(fā)總監 代東舉：
各位專(zhuān)家、各位同行，大家上午好，本來(lái)今天的會(huì )議是讓陳博士過(guò)來(lái)跟大家進(jìn)行匯報的，因為他今天臨時(shí)有事，我就代替他向大家做一個(gè)匯報。
我今天匯報的主題就是富鋰錳電池的應用前景。今天匯報分為三大部分，第一個(gè)是富鋰錳新產(chǎn)品介紹，另外簡(jiǎn)單介紹一下遨優(yōu)公司，以及遨優(yōu)公司現在推出的產(chǎn)品。
首先我們來(lái)看富鋰錳這一塊，富鋰錳的材料大家其實(shí)都不陌生，在05年的時(shí)候就已經(jīng)提出這一款材料了。這兩年隨著(zhù)貴金屬還有電機成本的不斷下降，對能量密度的要求，這一款材料又給提上議程了。
這一款富鋰錳材料是隨著(zhù)對錳系材料的研發(fā)出現的，它的原理跟我們現在市場(chǎng)上普遍見(jiàn)到的三元材料是不一樣的。那什么是富鋰錳呢？富鋰錳從它的元素組成來(lái)說(shuō)，我們也可以把它看成是一種多元材料，也可以說(shuō)是三元，也有可能是兩元，跟這個(gè)里面的金屬配比有關(guān)系。
但是它又跟目前普遍市場(chǎng)上的錳酸鋰不一樣，有時(shí)候我們經(jīng)常跟主機廠(chǎng)包括一些供應商在聊的時(shí)候，他們會(huì )問(wèn)，這個(gè)富鋰錳跟錳酸鋰有什么區別？今天我給大家講一下。
富鋰錳目前普遍認可的一種定義，就是兩種化合物的不溶體，就是錳酸鋰和過(guò)渡金屬化合物的合成物，現在普遍把它寫(xiě)成鋰2錳氧3，包括一個(gè)固溶化合物的組合。普通的錳酸鋰就是一個(gè)錳系的氧化物，而三元材料就是以電阻錳為主的，或者電阻鋰為主的，三種元素的搭配形成的這種化合物。
為什么叫富鋰？因為它的鋰會(huì )穿梭到過(guò)渡金屬層里面去，所以說(shuō)它的鋰含量相對比三元材料和錳酸材料偏高一些，而且這個(gè)材料是以錳系為主，所以大家都叫它富鋰錳。我們?yōu)槭裁催x擇富鋰錳？富鋰錳的這一款材料它的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，主要表現在克容量特別高，可以達到3百或者4百，對我們的研發(fā)方向來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)不可或缺的材料。
另外富鋰錳的材料主要是以液錳為主的，其中錳元素的含量特別高，我們對比了目前4個(gè)含量，就是811材料我們比了更多的元素組成，其中富鋰錳的元素材料錳元素特別高，所以它的優(yōu)勢比較明顯。
富鋰錳優(yōu)勢很明顯，但目前也有一些缺點(diǎn)，就是一直阻礙它商業(yè)化，主要有幾大方向。一個(gè)是首次效率不高，大概在60%到70%左右，可能做得好的在80%，我們市場(chǎng)上普遍做的都在85%以上，只要做材料設計的都知道，如果首次效率偏低，即便是它的容量很高，對我們整個(gè)設計來(lái)說(shuō)整個(gè)能量是發(fā)揮不出來(lái)的。。
另外一個(gè)就是導電性差，導致我們整個(gè)富鋰錳的功率特性差，在車(chē)載應用的時(shí)候，基本上很難滿(mǎn)足車(chē)用的需求。第三個(gè)因為這一個(gè)材料需要高壓去激活它，發(fā)揮它本來(lái)的優(yōu)勢，我們配套的高壓電鋰液，目前還沒(méi)有一個(gè)很成熟的配方。
我們目前解決富鋰錳這幾大缺點(diǎn)，主要有幾個(gè)方面。第一個(gè)就是把材料進(jìn)行納米化，縮短Li的擴散路徑，提高電導率，第二個(gè)是表面有效包覆，組織晶格的變化。第三個(gè)，我們通過(guò)摻雜減少活性氧氣一釋放，穩定材料結構，抑制層狀固溶體結構向尖硬石結構轉變，我們主要是對摻雜的元素進(jìn)行了對比。第四個(gè)是高電壓這一塊，主要是添加功能添加劑，這個(gè)作用在我們研發(fā)的過(guò)程當中有一些借鑒，主要是抑制錳元素的稀出，從而減少活性氧的釋放，來(lái)穩定它的結構，這個(gè)是我們當時(shí)試了各種添加劑，對循環(huán)的改善還是特別明顯的。
這是我們富鋰錳產(chǎn)品基本的研發(fā)路線(xiàn)，其實(shí)重點(diǎn)還是在于材料，主要是通過(guò)富鋰錳材料的改性以及配套材料的開(kāi)發(fā)，比如說(shuō)高壓的隔膜包括電解液，這樣我們來(lái)提高富鋰錳上線(xiàn)電壓，這樣我們富鋰錳的能量才能逐步提高，我們下一步是4.5、4.6、4.7這樣去不斷提高它的充電電壓。
這個(gè)是我們現有一款量產(chǎn)富鋰錳的電測性，富鋰錳在循環(huán)過(guò)程當中電壓平臺下降特別明顯，我們摘取了1千到5百次左右的循環(huán)，監控了它的變化，上面是富鋰錳的變化，下面是三元材料的，我們發(fā)現基本上兩者相當，基本衰減在2%不到。
這個(gè)是它的倍率特性，我們改善了之后，整個(gè)倍率特性基本上和三元是相當的，滿(mǎn)足90%以上，改善之前倍率性特別差，三元只有60%多。這個(gè)是它的低溫特性，基本上也是和目前的三元材料相當。這個(gè)是它的一些高溫儲存特性，目前也是能達到產(chǎn)品的要求。
這個(gè)是我們新上的聯(lián)合公告，就是這個(gè)產(chǎn)品的應用，目前計劃在10月份開(kāi)始工作，富鋰錳這一塊簡(jiǎn)單介紹這么多。
下面介紹一下遨優(yōu)公司，我們成立于16年的11月份，隸屬于浙江之信控股。我們目前有兩大基地，一個(gè)在肇慶一個(gè)是在湖州，目前主要是做軟包裝電池。這是我們公司的核心競爭力，在技術(shù)資金這一塊，包括市場(chǎng)。
主要的產(chǎn)品這一塊，目前的產(chǎn)品是多元化發(fā)展，滿(mǎn)足市場(chǎng)上的高倍率型需求，還有一些快充類(lèi)的，還有高功率類(lèi)型的，這是產(chǎn)品的特點(diǎn)。
這是我們公司獨創(chuàng )的一個(gè)專(zhuān)利，就是一個(gè)雙重的保護，這個(gè)專(zhuān)利是集軟包裝電池和現在方型電池的優(yōu)勢，既保證了安全性和穩定性，又把方型電池的標準化集合在一起了，優(yōu)勢還是比較明顯的，另外我們現在全部采用的是自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)，對產(chǎn)品的一致性還是有保證的。
接下來(lái)介紹一下遨優(yōu)其他的產(chǎn)品，目前產(chǎn)品這一塊分為5大類(lèi)，其中鈦酸鋰這一塊需求不大，主要偏向于三元和磷酸鐵鋰這些。目前從電芯、模組到系統均是推的標準型號、標準尺寸。
這是我們公司能量密度的提升路線(xiàn)，18年目前已經(jīng)量產(chǎn)260，預計11月份開(kāi)始功耗。按照我們目前規定的計劃正在穩步做研發(fā)，目前實(shí)驗室同步研發(fā)280和300的。
這是我們公司兩款典型產(chǎn)品，一個(gè)偏功率型，一個(gè)偏產(chǎn)品的技術(shù)路線(xiàn)圖，這是我們標準的模組，目前所有的開(kāi)發(fā)都是基于標準的模組來(lái)做定向的開(kāi)發(fā)，包括熱管理系統。
這是我們公司PACK產(chǎn)品的應用，乘用車(chē)、商用車(chē)和物流車(chē)這一塊，乘用車(chē)主要是用三元和富鋰錳為主，商用車(chē)現在大家的市場(chǎng)是一樣的，跟著(zhù)市場(chǎng)的步伐以磷酸鐵鋰為主推標準箱，物流車(chē)兼和一些三元這些材料，以成本為導向。
這是乘用車(chē)開(kāi)發(fā)我們推出了VDA標準模塊，這個(gè)跟市場(chǎng)上的標準模塊有點(diǎn)差異，但尺寸都是一樣的，這是基于軟包裝打造的一款標準VDA模塊，它的優(yōu)勢就是說(shuō)我們的電芯厚度方向可以去進(jìn)行調整，所以我們就通過(guò)改變串數來(lái)改變模組的高度，長(cháng)和寬尺寸都是一樣的，這樣可以滿(mǎn)足我們不同車(chē)型的不同底盤(pán)高度這種車(chē)型的需求。我們的熱管理方式也是根據市場(chǎng)的需求做各種變化，有雙側、底部和自然冷卻的，根據市場(chǎng)的需求不同。
這是我們商用車(chē)的標準箱，現在基本上跟市面上通用的，通過(guò)不同標準箱數量的搭配，滿(mǎn)足的電量基本上可以滿(mǎn)足8米到12米，不同電量的需求。目前標準箱能量在140，我們計劃推出160wh每公斤的，就是標準今年的市場(chǎng)。
謝謝大家的聆聽(tīng)，我的匯報到這里。
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