天勁股份楊萬(wàn)光：三個(gè)維度破解動(dòng)力電池一致性難題
廣東天勁新能源科技股份有限公司副總經(jīng)理?xiàng)钊f(wàn)光作主題演講
11月16日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)暨第三屆中國(guó)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(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國(guó)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(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)承辦，無(wú)錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì)人數(shù)超600人。
11月16日下午，以“束縛與發(fā)展：重新定義整車與電池”為主題的電動(dòng)汽車市場(chǎng)分論壇，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)高級(jí)顧問(wèn)、國(guó)家科技成果轉(zhuǎn)化基金新能源汽車創(chuàng)業(yè)投資子基金合伙人兼總裁方建華主持。
廣東天勁新能源科技股份有限公司副總經(jīng)理?xiàng)钊f(wàn)光，介紹了天勁股份關(guān)于電池一致性問(wèn)題的解決方案。演講實(shí)錄如下：
楊萬(wàn)光：我先把我們公司的情況介紹一下。廣東天勁股份成立于2006年9月份，距今已經(jīng)有11個(gè)年頭多了，有很好的技術(shù)、市場(chǎng)、管理的沉淀。我們是在2014年單獨(dú)分拆，成立了動(dòng)力聚合物事業(yè)部，專注在軟包動(dòng)力的領(lǐng)域，我們?cè)?014年的12月份成功掛牌新三板，登陸資本市場(chǎng)。我們?cè)谲洶鼊?dòng)力的細(xì)分領(lǐng)域1—8月份的出貨量全國(guó)第2，天勁目前也是在順德有建設(shè)我們新能源的產(chǎn)業(yè)基地。
大家都有見(jiàn)過(guò)我們閱兵踢正步的時(shí)候，第一個(gè)反應(yīng)就是覺(jué)得整齊劃一、非常震撼，為什么？每一個(gè)參與閱兵的人他可能身高、長(zhǎng)相，包括體重，包括年齡，都是非常一致的。我們接下來(lái)看兩個(gè)圖片，一個(gè)是舊木桶效應(yīng)，我們也俗稱短板效應(yīng)，就是木桶能夠裝的水是取決于最短的一個(gè)板，對(duì)于電池也是一樣的，如果單體電池有缺陷的話會(huì)影響整體電池的性能。新木桶效應(yīng)我們可以通過(guò)一定的方法把木桶傾斜，類似于我們通過(guò)BMS的均衡去改善我們的短板。大家都在談一致性，也是一個(gè)老生常談的問(wèn)題，不同的群體有不同的認(rèn)知。對(duì)于整車廠和客戶，車廠比較關(guān)注電池包的壽命，到底是1000次、1500次還是2000次。對(duì)于用戶來(lái)講，他就比較關(guān)注使用壽命，比如說(shuō)能不能跑5年20萬(wàn)公里，包括能量密度車廠比較關(guān)注，客戶就比較關(guān)注到底充一次電到底能夠開(kāi)多少公里。包括車廠關(guān)注不同溫度下的使用性能，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)講，在嚴(yán)寒的地區(qū)和炎熱的地區(qū)能不能夠比較好的使用。
對(duì)于PACK廠來(lái)講，他比較關(guān)注電芯交過(guò)來(lái)的時(shí)候他靜態(tài)的壓差，還有組成電池包以后充放電時(shí)候的動(dòng)態(tài)壓差。包括充電的時(shí)候他的溫升的一致性，還有DCR的一致性。對(duì)于電芯廠來(lái)講，一般我們配對(duì)組合的時(shí)候怎么保證壽命，包括電池的容量、電壓、內(nèi)阻包括充放電的一致，如果這些參數(shù)控制的很好電池的壽命包括一致性就會(huì)很好。
我們看一下這三款車型，就是采用了不同的單體，不同的型號(hào)、不同的容量，他做成這個(gè)電池包，組成電池組的時(shí)候他所需要的電池單體的個(gè)數(shù)也是不一樣的，從96個(gè)到接近3000個(gè)。對(duì)于客戶來(lái)講，產(chǎn)品僅僅是一輛車、一組電池，如何把成百上千個(gè)電池一致性做好、壽命做好，這個(gè)才是真功夫。
剛才講的一致性，我個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該從三個(gè)維度，一個(gè)是設(shè)計(jì)端，第二個(gè)是制造，第三個(gè)是BMS的可靠，設(shè)計(jì)一個(gè)是材料選擇，一個(gè)是設(shè)計(jì)規(guī)范和一些原則。
既然大家都認(rèn)為質(zhì)量不是靠檢驗(yàn)出來(lái)的，也不僅僅是靠制造出來(lái)的，更多的是靠設(shè)計(jì)，一致性也是一樣的，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，第一個(gè)就是材料選型，我們不同的材料肯定會(huì)有不同的結(jié)果，就像一個(gè)廚師在做菜的時(shí)候，他的食材不一樣、新鮮度不一樣，最后他的味道肯定是不一樣的。對(duì)于我們材料的選擇，像正負(fù)極，比如我們的純度，我們物質(zhì)的含量，我們的晶體結(jié)構(gòu)，都會(huì)影響電池的一致性。比如我們的隔膜，濕法和干法，或者是涂覆，我們是涂陶瓷、還是混合涂覆或者是隔膜無(wú)紡布的選擇。電解液領(lǐng)域，我們常規(guī)的是六氟磷酸鋰，現(xiàn)在一些鋰源的使用，會(huì)大大的改善電池的循環(huán)壽命，還有涂碳鋁箔等的使用。
前面剛剛講了材料選擇上很重要，接下來(lái)設(shè)計(jì)規(guī)范，我們做過(guò)電池的都知道，電池設(shè)計(jì)的時(shí)候負(fù)極和正極有一個(gè)值，就是負(fù)極過(guò)量。我們?cè)谘邪l(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)候就會(huì)選擇比較極限的設(shè)計(jì)，就是去看看材料的性能。
除了CD值的設(shè)計(jì)，還有正負(fù)極的壓實(shí)，如果壓實(shí)密度在合理的范圍越低的話，對(duì)于電解液的保液量、循環(huán)壽命都會(huì)有更好的幫助，我們?cè)诤侠淼姆秶?，注液量相?duì)來(lái)說(shuō)更多，對(duì)于電解液的保液量、對(duì)于最終的循環(huán)壽命都是有幫助的。
第二個(gè)，我們有好的材料選擇，有好的設(shè)計(jì)，但是如果沒(méi)有好的裝備，我們也是不可能保證動(dòng)力電池的一致性的。目前國(guó)內(nèi)這幾年的動(dòng)力設(shè)備的智能化發(fā)展的非?？欤裎覀冏鰟?dòng)力軟包，像雙面解壓的高速涂覆系統(tǒng)，能夠很好的確保我們的面積度，從而確保一致性。還有膜切的時(shí)候，我們現(xiàn)在對(duì)毛刺、對(duì)粉塵的一些控制，包括我們作業(yè)前的烘烤，就是我們目前基本上行業(yè)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化。整個(gè)制動(dòng)化的配合加上物流線、加上MAS系統(tǒng)、加上除濕系統(tǒng)，就能夠確保一致性。
有了好的裝備不一定能做出好的電池，還有更重要的，我們工藝的先進(jìn)性。比方說(shuō)在制造工藝中，我們攪拌的時(shí)候是用高黏度還是干濕、濕混或者高速分散，導(dǎo)電及選擇的時(shí)候是用普通的碳黑還是CNT、CNT+石墨烯，我們正負(fù)極的水含量控制在多少，都會(huì)影響電池的性能，包括我們分容的時(shí)候最后一步充電，不同的電池廠有不同的工藝，有的是恒流恒壓、有的恒流恒時(shí)，我們OCV老化工藝怎么做。還有我們單體電池做出來(lái)以后怎么配對(duì)組合，首先要保證K值的控制，行業(yè)內(nèi)有很多不同的標(biāo)準(zhǔn)，有0.03、0.05、0.08，當(dāng)然K值控制的越多越好，經(jīng)過(guò)使用以后整個(gè)自放電會(huì)很小，確保電池組的一致性。另外像容量，電壓內(nèi)阻，我們?cè)谂鋵?duì)的時(shí)候去分檔的的精度，分的越細(xì)當(dāng)然越好，但是成品率會(huì)很低。
前面講的一個(gè)是設(shè)計(jì)、一個(gè)是制造，接下來(lái)就是BMS，如果在做成電池包的時(shí)候有個(gè)別的電池不一致，或者是我們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期適用以后，比如500次的使用以后，有個(gè)別電池可能電池性能沒(méi)那么好了，這個(gè)時(shí)候我們BMS的重要性就非常關(guān)鍵，可以通過(guò)均衡來(lái)延長(zhǎng)我們的使用壽命、提高一致性。
后續(xù)對(duì)于一致性的一些探索，有像放加速的一些評(píng)估，包括不同產(chǎn)線的一致不一致怎么去評(píng)估，包括庫(kù)存的一些散組的電池和其他的電池能不能配在一起，我們覺(jué)得還有很多工作需要去做，去提升成品率、降低成本。
最后簡(jiǎn)單介紹一下天勁，成立于2006年9月份，我們是在今年的1—8月份EV專用車領(lǐng)域全國(guó)第一，也是軟包動(dòng)力出貨全國(guó)第二，目前有專利52項(xiàng)、發(fā)明26項(xiàng)，已經(jīng)報(bào)了的還有20項(xiàng)。我們今年的1—10月份的直通率，就是從配料到最后的配對(duì)組合，我們目前高達(dá)93.8%，這個(gè)應(yīng)該是行業(yè)內(nèi)比較高的水平。我們提供從電芯到模組、到電池包的整體解決方案，目前合作的車企有20多家，包括奇瑞等這樣的客戶。公司目前在佛山順德購(gòu)置了150畝地，預(yù)計(jì)明年5月份會(huì)正式量產(chǎn)，整個(gè)工業(yè)園規(guī)劃是6GWh，目前今年的銷售額應(yīng)該能夠輕松突破12億元，預(yù)計(jì)到2020年會(huì)達(dá)到100億。
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