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2019全球未来出行大会|新型锂电领先企业惠州亿纬锂能股份有限公司副总裁袁中直:锂离子电池电容器及其在电动汽车领域的应用研究

盖世直播 2019-10-31 13:16:29
核心提示:2019全球未来出行大会现场嘉宾演讲实录,敬请关注!

为更好地推动全球范围的跨界协同,理清出行公司、汽车公司、城市等各个主体在未来出行生态中的角色,讨论未来出行方式、出行科技、交通结构、交通战略会发生的重大变化以及整个行业将面临的机遇与挑战,中国电动汽车百人会组织举办2019 全球未来出行大会,以推动出行生态变革、转型创新和国际协同,迎接出行革命。以下为新型锂电领先企业惠州亿纬锂能股份有限公司副总裁袁中直演讲内容实录:

电动汽车,电池,2019全球未来出行大会

尊敬的各位来宾,我是亿纬锂能公司的袁中直。大家在这次论坛选的题目都是比较高大上,氢燃料电池、固态电池,我们做一些小众的东西,我今天讲看起来又像电池,看起来又像电容器这么一个东西,电池电容器。它主要的来由是现在我们做汽车或者做电动汽车,电动汽车对能量的追求似乎已经告了一个段落,现在普遍的认识都觉得再进一步追求能量的话,可能安全会有一些问题。大家又想能够做混动或者做48伏做什么的,这样对高功率的追求又起来了。同时还有固态电池,还有氢燃料电池这些东西也都很火,这样的一个情况下我们怎么样能够把能量、功率还有寿命还有安全结合起来,我们请大家一起来看一下这个图。这个图横坐标是能量密度,纵坐标是功率密度。以前我们讲功率的时候都是用电容,普通的就是物理的电容器,后来又发展到超级电容,大家看超级电容和普通的电容器相比,它的能量密度提高,功率密度降低了一点点。我们的电池是从目前来看还是一个高比能量的器件,它的功率特性不是那么高。因此我们就想怎么样能够进一步结合起来,燃料电池我画在这里就不讲了,不是我今天讲的主题。

如果说只是讲超级电容的话,超级电容现在使用有一些问题,是什么问题呢?一个是它的比能量,可能不一定有我们需要的那么高,还有一个它使用的温度范围也不是那么宽,我们在之前做了一些好的东西,好的东西我们叫锂离子电池电容器,不知道该怎么说它,就兼顾了电池和电容性能的器件我们叫电池电容器。右边那个图,有一个平台充电曲线和一个平台的放电曲线,这个大家都非常熟悉,就是电池的充放电曲线。但是大家看起来像电阻,一充电电压上去一放电电压下来,这是典型的物理电容,电容就是这样直线的曲线。现在我们说的电池电容器介于这两者之间,这样的一个器件,从这个曲线上就可以看到这个。现在我们弄的电池电容器在一些小的器件上,大家都已经用过我们这个产品了,用的非常好,比如汽车ETC还有其他的方面都在用,现在如果用到汽车上行不行呢?汽车上该怎么使用,我们是出于这样一个考虑来做的。现在请大家看一看这里,我们这个电池电容器我们叫SPC,小的电池已经做的非常有名了,很多人也都知道我们有这么一个产品。我们现在看看环境适应性非常好,这里我们给了不同温度下放电功率的曲线,右上角,横坐标是温度,纵坐标是功率,不同作用下功率都是非常好的,负40度下面都有比较好的功率,这个是我通过小电池弄出来的,我上面也写了1530小圆柱电池有这么好的特性,如果做大特性会更好一点。左下角是内阻和温度变化曲线,这里我们看到它都有很好的功率性能。我们在全温度范围内需要一个高的比功率器件的时候,我们用这个比较好。更重要的是在低温下可以充电,汽车的动力电池如果用现在的锂离子电池低温充电也是一个很大的问题。

下面我想讲一下它的寿命,寿命在我们的成本里面是一个很重要的因素,寿命长了以后运行成本整个会下降的比较多。这里我们用双85这样的加速试验,就是85度温度和85度的湿度,在这样的条件下做加速寿命,这里我们做了加速1000h,容量保持率都还比较高。这里容量保持率是指恢复容量的保持率。

下面我们再看看充电的性能,因为目前我们的电池一般在零度以下或者负十度以下充电很难,或者出现安全的问题,这个电池非常好。左上角大家看曲线,曲线不是普通电池充电曲线,但也不太完全像电容的充电曲线,它这样一个充电曲线,我们看类似于超级电容但是是锂离子体系的超级电容,后面有一个比较,性能上的差异。这里的充电用10C充电放电得到的曲线,右上角。左上角是我们在60度储存,我们储存一段时间以后,这里储存的是差不多半年200多天,然后我们再来得到它的不同温度下的充放电曲线,我们看到低温下常温下充放电功率特性还有容量的特性都还是非常好的。从这里来看,它的热力寿命也是非常好的。我们讲电池不但要讲循环寿命,也要讲它的储存、搁置以后的热力寿命,这里来看热力寿命也是比较好。

我们讲它没有太多电池的特性,它与超级电容相比,我们看是什么情况,这里我们有一个对比图,大家看这个对比图,这里超级电容有几种,一种是LIC,锂离子电容器,这个就是锂离子的超级电容,还有一个是EDLC,这样的电容器我们把电压,比能量,比功率这些方面进行对比我看到有些显著的特点,EDLC就是通常所说的超级电容电压现在可以做到2.7V、2.8V,但是锂离子体系电压比较高,3.6V、3.7V,电压高就会带来比能量比较高,我们这个就是锂离子体系的,我们可以在3.6到3.9V高电压下工作,这样就给我们的比能量可以大家比较高,这个比能量我们低的话是功率大,能量比较低的话可以到40,高的话可以到110的范围,典型是60到80范围。但是功率特性非常好,这样使得它在大功率运行的时候发热就非常小,这里的功率看到每千克的比功率可以达到2000瓦以上,这个是很高的。同时还有一个很显著的特点,它的漏电流非常小,常温搁置在这,几乎不漏电,刚才我们也看到了一个数据,我们在60度搁置在这,搁半年以后再拿来使用,如果对于一个充电电池的话,你不维护搁这么长时间,恢复容量其实会打折。我们这个搁在这的漏电流非常小,才几个微安,工作范围可以从负40度到95度,如果做成圆柱温度可以到120度,温度范围和漏电流都是非常好的特性。

这是我们在它长寿命方面做的另外一个比较,储存了之后电压的变化率内阻的变化率以及容量的衰减,这里我们都看到它有很好的性能。

下面我们在这里说把它们做成器件之后如果用到车上面,用到一些什么场景,这里我描述的一个场景就是48V的启停电源,它是一个高功率的应用,因为它的一方面要吸收刹车的能量,能量回馈,同时还有提供启动需要的大电流,功率特性要求非常好。这里我们看到写的车企要求还有SPC锂离子电容器加锂离子电池和超级电容,还有铅炭电池的对比。10s放电功率,启停脉冲功率要求高,这样的电池前面温度范围非常好,这样全温度范围里面它的功率也非常好,这里10s的放电功率跟10s的充电功率可以达到15KW,这是同样情况下进行对比的。这样一个高功率充放电体积和重量都非常小。这里和其他的我们体积只有7升,重量只有8KW。从这个应用上我们可以看到,这样一个应用方案它具有高的比能量和高的比功率结合特性,因此它比较适合这种需要高功率,需要高能量的应用场景。

后面还讲一下第二个应用场景,超级电容的电动大巴,因为现在作为公共汽车所用的电能源,基本上都是锂离子电池,但是也有做超级电容的,超级电容我们包括用比如说像广州的江边上的轨道交通,还有固定线路的电动大巴,这样的场景下如果说我们每一个公共汽车站都加一个充电设备的话,这种是高功率充电设备,需要的投资非常大。因此在公共汽车的应用上面,我们假如说用这个比能量要比超级电容更高的锂离子体系的超级电容,这样的话我们在一个公共汽车的线路上我们需要一头一尾建两个充电站,它能够实现快充又具有全温度范围的特点,这样的话我们在一致性投入上面就会小得多,就不需要每个车站都加充电设备,所以是比较好的场景。这里讲的公共线路场景,其他的一些场景没有时间我就不再讲了,非常感谢大家。


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文章标签: 电动汽车 电池

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