微宏動力馬茲林：快充電池的應用與發展
圖為微宏動力馬茲林在CBIS2018“鋰想”峰會上發表主題演講
戳此進入峰會官方專題，了解更多會議信息：“鋰想”2018第三屆動力電池應用國際峰會(CBIS2018)
2018年11月8日，以“新時代·破而立：前行中的產業轉折之路”為主題的“鋰想”2018第三屆動力電池應用國際峰會(CBIS2018)在北京興基伯爾曼飯店開幕。微宏動力系統(湖州)有限公司售前技術總監、博士馬茲林在峰會上發表主題演講，以下為主題演講內容。
微宏動力馬茲林：
尊敬的吳鋒院士，各位領導，各位專家，大家上午好！我是馬茲林，來自微宏動力。非常榮幸在這里向大家匯報我們微宏動力這十幾年來快充電池的應用和發展。快充電池是相對慢充電池而言，一般慢充電池充電時間可能長達數個小時，但是快充電池可以在10—20分鐘之內把這個電池充滿，大大縮短了充電的時間，提高了車輛的機動性。
微宏動力自2006年開始就一直致力于快充電池的研發和應用，在國內率先推出快充電池，在2011年我們是在重慶真正開始商業化的運營，經過7、8年的發展，快充電池也得到了國內外越來越多客戶的認可，雖然國家目前對電池的研發導向是往高能量密度方向引導，但是從第二輪補貼政策開始，國家也對快充電池制定了專門的補貼政策，同時近兩年來，國家在大功率充電技術上也投入了大量的精力，可見快充電池也得到了越來越多的發展。我們微宏動力作為快充電池的探路者和踐行者，在近十年過程當中也積累了豐富的經驗，同時我們不斷改進逐漸對應市場對快充電池的需求。
今天我的匯報分為幾個部分：第一，市場需求；第二，技術特點；第三，快充電池的應用情況；第四，簡單介紹一下我們公司。
受限于能源和環境的壓力，世界各國都陸續出臺了一些政策，去獨立電動汽車的發展。我們國家在“中國制造2025”中也提出，在2020年我們的新能源汽車銷量達到200萬輛，近幾年來，我們很可能提前完成這個目標。2017年我們的新能源汽車相當于77.7萬亮，今年1—9月份已經到了66.5萬輛，同比增長超過了67.63%。這個是電池裝機量的情況，1—9月份電池裝機量是27.8GWh，同比增長了98%，可以看到我們新能源汽車在國內的應用增長非常迅速。
目前在運營的電動汽車當中，主要是以慢充電池為主，大概超過了90%以上的慢充電池，但是慢充電池應用的過程中可能因為一些特殊的場合有一些限制，充電時間長，可能長達數小時，特別是針對目前的大中城市，土地資源非常緊張，所以我們很難找到合適的地方在大中城市進行長達數個小時的充電。因為電池壽命。現在的電池我們陸陸續續大家也聽過電池跑三四年就衰減到不能使用，隨著技術進步這個壽命越來越高，當然最終我希望達到和整車等壽命的設計。電池重量，因為慢充電池相對來說需要裝載的電量多一些，才能達到滿足全天的運營。關于安全方面，第一是單車裝載量大，第二個是可能公交車夜晚充電大部分能量儲存在同一個地方，安全系數可能受到影響。車輛利用率，可能主要針對運營車輛來講，像出租、公交等等，可能慢充的運營效率相對低一些。
我們快充電池在這些方面，根據我們自身的一些特點，第一個，我們的充電時間可以控制在10—20分鐘，目前公交運營，因為充電時間相對來說比較快，車樁比我們可以控制在1：7或8，甚至1：10，極大的提高充電樁的運營效率，像白天可能白天一天都不用，晚上集中使用，快充可以集中使用效率。再一個，快充電池充電快、充電次數相對頻繁，需求是必須壽命非常長，所以我們從第一代快充電池開始都是數千次以上，甚至像鈦酸鋰是2萬次以上的壽命，來達到和整車等壽命的目的。第四個，我們的快充電池的配置，因為它可以快速充電，解決了充電時間帶來的里程焦慮問題，電池電量低一些。微宏動力也研發了自己專業的不可燃燒電解液、耐高溫隔膜技術、其他系統安全方面的基礎。最后，主要針對運營車輛，因為快充調度相對更合理一些。
接下來介紹一下我們微宏動力電池的技術特點。從2008年開始，我們公司就制定了快充電、長壽命、高安全的研發目標，快充電主要是解決車輛的機動性，傳統的燃油車加油基本上十分鐘或者幾分鐘，快充電池基本上和燃油電池做到等同效率的比例，特別像我們在運營車輛當中，基本上我們現在快充電池配車都是按1：1配車，慢充電池一旦適當裝少一點可能就要多配來解決調度問題。第二塊是長壽命，一旦我們快充，剛才講了可能需要做到車輛的等壽命，所以我們第一代電池可以做到2萬周以上的壽命，第二代1萬周，第三代4千周以上，來讓二手車流轉起來。最后一個高安全，其實是整車電動或者電池方面的基礎，我們剛開始從材料到電芯、再到系統解決方案，特別注意安全方面的考慮。
最后，隨著這幾年的發展，成本的壓力、市場的壓力，所以我們也是基于快充電、長壽命、高安全的基礎上，逐漸提高我們的能量密度，現在我們最高能量密度快充電池已經達到了220瓦時/公斤。
這個是我們前期研發的我們自己專利的技術，第一塊是我們第一代的鈦酸鋰電池，大家都知道，它各方面性能都比較好，但是它有一個問題，就是它的脹氣的問題，它的脹氣主要來自于鈦酸鋰的材料和電解液充放電過程中的反應，所以也是基于我們微宏動力專利的技術，把鈦酸鋰材料和電解液進行隔絕，從根本上解決脹氣的問題。第二，隔膜方面，大家知道快充鋰離子要快速的通過這個隔膜，所以我們的隔膜也是有自己的專利技術，微宏動力獨有的這種高孔隙的隔膜，讓離子快速通過。第三塊，碳負極，微宏動力是采用打孔技術，增大表面積，同時讓離子快速的嵌入和脫出，達到快充情況下不影響結構穩定性的目的，來延長它的壽命和倍率。
這是我們微宏動力從2009年開始到現在發展的幾代電池的基本情況。第一代電池，是我們的鈦酸鋰電池，它可以6C倍率持續充電，整個充電時間可以控制在10分鐘左右，壽命長達2萬次，我們實驗室目前是做到25000次，大概剩余78%，第二代是多元復合鋰，可以做到4C倍率的充電，壽命2萬次以上，目前在重載礦車上用這兩種電池特別合適。第三種，2017年推出的錳酸鋰電池，3C倍率充電，壽命可以達到7千次，基本上充電時間可以控制在20分鐘以內，這也是目前我們去年在客車市場推出的主要的一個電池產品。
接下來是我們2018年的這款電芯，我們在去年基礎上再次提高能量密度，然后到了220瓦時/公斤，這個倍率是2C左右，實際應用時候充電時間大概在20—25分鐘可以滿足它的充電需求，能量密度更高，成本更低，壽命可以做到4千周以上。
PACK方面，早先PACK產品采用風冷的結構，因為本身內阻性能各方面比較優異，可以做到3.5C以上的充電倍率，2013年引用了第二代的PACK產品，水冷方案的PACK產品，采用的是高壓壓處理的方案，同時采用水循環的處理方案，增大適應時間，能量密度匹配130瓦時每公里，我們加熱硅油技術和MSD的防護技術，防護等級可以做到IP68。
下面介紹一下市場應用的情況，2017年把快充電池推送市場以來，我們總共匹配了超過24000臺套的電池，累計運行20億公里，15個國家，160多個城市，0起安全事故。
這是我們在海外應用的情況，現在將近2千臺，主要的應用地點是在歐洲，英國大概1千臺左右，歐洲本土大概500臺左右，包括純電動和混合動力，在亞洲我們是在東南亞、韓國、日本、新加坡這些地方都有我們的客車、AGV等等應用，今年我們在俄羅斯有一個比較大的訂單，這也是他們第一次大規模采用這種純電動的客車，他們用的是我們的鈦酸鋰電池，俄羅斯這邊低溫冬天在零下30度左右。
這是我們國內主要客車廠的配套情況，目前我們國內客車廠基本上都有我們的配套，現在終端客戶超過300多家，除了客車以外我在乘用車、叉車、AGV、礦車、隧道等等這些場合也有我們自己的一些應用案例，包括儲能。
這個是我們在重慶的一個案例，因為這個案例比較典型，算是國內從2011年開始運營，一直到現在依然在持續運營的案例，運營時間應該算是最長的案例了，當時我們12米車匹配的電量大概80度電，每天充電5—6次，基本上一個循環回來我們充電一次，現在為止總的充電次數超過1萬次，我們今年的檢測結果顯示相對出廠我們大概衰減了7%左右，相當于標準能量我們衰減低于2%，實際上我們現在還有大概9.8安時以上的容量，從這個來看，鈦酸鋰電池在快充領域應用還是非常合適，而且它的壽命會非常長，而且重慶的山地、高溫等等都是非常惡劣的一些環境，而且早期的PACK系統做的不是特別完善，所以說可以看到這個電池還是非常耐用的，我剛才說它非常適合像客車，特別是一些重載的工況。
這個是我們2014年的多元復合鋰第二代電池，在佛山開始投運的，2014年底目前為止應該快4年的時間，基本上我們對快充電池因為剛開始大家都對長壽命不太有信心，所以基本上每年我們都會做一個檢測，今年的檢測結果我也剛剛拿到，大概總的衰減量最多的是6.8%，整個單車運營里程應該4年將近30萬公里，大家都知道在華南地區公交運營跑的是比較狠的，基本上每天都是200多公里、將近300公里的運營里程，這個來看，第二代的多元復合鋰電池也是比較適合公交或者重載工況的使用。
這個是我們倫敦的項目應用情況，倫敦采用的鈦酸鋰電池，早先采用鐵鋰電池，跑了半天發現電池衰減到只有原來容量的70%，當時他全球找電池，找到我們之后后來給他們匹配了18度電的鈦酸鋰電池，他的峰值功率300千瓦，是一個增程式的雙層大巴，這算倫敦的名片，2014年交付，現在跑了4年時間，今年他們給我們反饋，整個運營比較穩定，一切都還正常，因為我們也把電池拿回來檢測，容量衰減、內阻增長都在合理的范圍之內。
這個是我們今年投運的歐洲算是最大的純電動的訂單，是在荷蘭阿姆斯特丹，這是100臺18米的純電動公交，匹配的也是多元復合鋰電池，采用的是450千瓦以上，目前實際的充電功率算最大的了，目前為止已經穩定的運營了大概將近10個月的時間，今年2月份投運。
這是我們乘用車的案例，這也是我們和國內一些知名品牌合作的，在乘用車上的試點，因為我們的快充電池大家都知道，能量密度可能沒有慢充電池那么高，我們針對乘用車主要可能瞄準的是運營類的車輛，這個相對來說對快充可能需求更迫切一些，因為普通的慢充電池剛剛講了，可能每天它的運營里程300公里，但是像傳統的出租車可能500—600，這個項目目前單次充電里程可以到300公里，可以在實際運營當中30分鐘以內完成全充電，基本上能做到10分鐘100公里，同時我們電池的壽命也長達4000次，可以給到5年50萬公里的質保。另外一個是匹配了水冷系統，對極端天氣也有很好的適應性，動力因為本身我們的功率特性比較好，所以說它的功率、峰值功率放電也比較大，百公里加速可以做到10.8秒。
另外一些領域，我們的叉車，我們現在也是和全球最大的叉車企業在合作，早先他們主要用的鉛酸電池，相對來說運營效率比較低，因為鉛酸電池充電時間比較長，我們快充電池以后，基本上現在模式是運營5—6小時充一次電，全天可以不間斷地運營大概4個循環工況左右，現在為止我們已經有200多臺在全國各地開始做運營，而且明年可能會在全球做推廣。
這個是我們AGV的應用情況，目前我們在國內和國外都有AGV的運營，這個是新加坡的PSA的運營案例，匹配的是174度電的鈦酸鋰電池，目前運營工況也是，因為新加坡港的船密度比較大，它的工況負荷也比較嚴重，基本上全天候工作、全年工作，所以它現在目前應用大概也是5—6個小時去充一次電，一次充電時間控制在10—15分鐘左右，基本上就全天候的運營。從去年8月份上線到現在也一年多的時間，電池續航里程、容量基本上沒有衰減，因為新加坡他們也比較關注這方面的數據，所以接下來我們可能還在新加坡以及國內的港口，以及中亞、中東、歐洲我們也會逐漸推廣這款電池。
最后簡單介紹一下我們公司。微宏動力是成立于2006年，最開始就主導快充電、長壽命、高安全的電池，它是從電池材料到電芯、再到系統解決方案垂直整合的一個企業。目前我們在國內、美國、德國有我們的研發中心，國內是主要的研發，在美國主要也是和阿貢他們有一些合作，做先進材料的開發，在德國主要是歐洲本土化的工程開發，目前專職研發人員600多，其中30人具有博士學位，目前我們從材料到系統解決方案大概426項專利，目前還有一部分在申請。現在的產能，我們公司是坐落在浙江湖州，在太湖邊上，目前產能大概4GWh，我們目前在建的三期，就是大家看到后邊的空地這部分目前已經開建了，大概建完以后能達到15GWh的產能。
大概的介紹就是這些，最后非常感謝各位的聆聽，微宏動力將一直在快充的路線上砥礪前行，再接再厲。謝謝大家！
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