WNEVC 2022 | 中创新航谢秋：One-Stop高锰铁锂电池

由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合主办的第四届世界新能源汽车大会（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南两地以线上、线下相结合的方式召开。其中，北京会场位于北京经济技术开发区的亦创国际会展中心。

大会由中国汽车工程学会等单位承办，将以“碳中和愿景下的全面电动化与全球合作”为主题，邀请全球各国政产学研界代表展开研讨。本次大会将包含20多场会议、13,000平米技术展览及多场同期活动，200多名政府高层领导、海外机构官员、全球企业领袖、院士及行业专家等出席大会发表演讲。

其中，在8月28日下午举办的技术研讨“动力电池关键技术创新”上，中创新航科技股份有限公司高级副总裁谢秋发表精彩演讲。

以下内容为现场演讲实录：

谢谢许秘书长，大家下午好，也非常感谢大会的邀请，在去年海南的世界新能源大会上我们发布了One-Stop的电池平台技术，经过一年多的时间努力，我们电池已经完成了中试，当前正在搭载我们的配套的车型上进行相关的可靠性试验。One-Stop电池是我们利用低性能原理，对电芯的结构，还有工艺制造技术进行了重构，One-Stop电池拥有更高的能量密度，更高的制造效率，以及更好的空间利用率。这个是我们第一代One-Stop铁锂的技术指标，利用One-Stop技术纯的磷酸锰铁锂的电池包，能量密度已经达到了152瓦时每公斤，应该是行业内迄今为止最高的磷酸铁锂电池包能量密度，支持整车续航里程超过600公里，同时整体的质量能量密度保持率达到77%。在做到这一切的前提条件下是我们的电池包的高度大概只有110毫米。如果把电池包的高度放到行业内比较常见的135毫米的高度，整车的续航里程就能超过700公里，用纯的磷酸铁锂，电池包的电量就会达80多度电，接近90度电，这是能量电池包的进展情况，对上次海南大会的回顾。

在开发One-Stop的同时，我们也一直在思考一个问题，就是刚才董扬理事长讲的，电池的初心是什么？董理事长讲运用好，我们在想用户对于电池的需求到底是什么？电池能为用户创造什么价值？能改善什么样的用户体验？我们把电池的用户体验分了四个层次，参照了马斯洛的模型，第一个层次，底层需求肯定还是安全，虽然经过这几年大家层出不穷的安全技术，安全得到了长足的进步，但是大家也可以看到，上半年咱们的安全问题还是时有发生，所以安全作为电池需求的底层逻辑没有变。

第二个层次，我觉得就是电池的经济性，这也是非常影响用户体验的，我讲这里面的经济性分三个层面，第一个就是现在用户的购买成本。去年到现在大家都知道碳酸锂翻了十几倍，大家间接的买电池包比去年贵好几万块钱，用户的单位里程的电池购买成本在增加，这是在购买成本上。大家可以看到用户现在对成本有多么的敏感，现在可以看到有两个趋势，一个是铁锂化，大家在想办法用便宜的材料，买便宜的材料，无论是经济性的车也好还是中高端的车也好，甚至豪华品牌的汽车，铁锂化的趋势也非常的敏感。第一是用户在选择材料成本更低的技术路线；第二，大家在减少电池的能量。大家可以看到PHEV增长势头非常迅猛，我觉得除了这个油价高升是重要的因素之外，用户在想办法降低每公里电池的购买成本，就是降电量。我判断未来两年PHEV应该还在处于一个高速增长的势头，如果锂的价格不下来，我觉得这个势头会保持下去，反而高电量的纯电动增长率可能不如大家想的那么快。经济性的第一点是用户的直接购买成本，单位里程的电池购买成本在上升。第二点电池的使用成本其实也在增加。大家想到使用成本不止是充电，电费多少钱一度电，而是现在大家电池包设计的集成度越来越高，像C2P也好，C2C也好，大量的使用了胶，意味着可维持性在变差。现在修一个包，如果在行驶过程中发生了底部磕碰，伤到了电芯，换一次包几万块是最少的，还有十几万的，最近有新闻报出来说花50几万的，大家的可维护成本在变高。用户为了降低使用成本会怎么办呢？去买保险，保费会变高。第二点，我们实际的使用成本实际上是在增加的。大家可能会说被磕碰的概率比较小，但是历史的尘埃落到一个人头上就是一颗陨石。这是我们认为第二个层面的用户对于电池的需求。

第三个层面就是传统的大家讲的狭义上的用户体验，包含补能的便捷性，补能的速度，包含换电也好，充电速度也好，还有加速，以及续航，甚至现在电池已经作为一种结构件参与了整车的NVH。

用户的第四个层面的需求，就是道德层面的需求，也是我们大家环保意识越来越高，我们希望电池是能够对环境友好的，是可持续发展的。围绕我们对于电池的这种用户需求，我们在开发One-Stop1.0的同时，也在对2.0进行迭代。

在安全性上，采用了我们叫TPP2.0的技术，前年的时候我们推出了TPP1.0的技术，就是实现了整包不起火，行业内也纷纷推出了自己的安全技术，但是实际表现来看，安全问题还是经常有报道，这个说明什么？就是我们在实验室里做的试验，无论是样本量也好，还有就是模拟的故障也好，远不及实际使用过程中这种更复杂的使用工况，电池包会历经更复杂的使用工况，我们现在开发的TPP2.0技术的目的，实际上是为了增强我们系统安全的鲁棒性。我们在行业内首创了热电分离的设计，热电分离是什么意思呢？就是在电池遇到热失控卸压的时候他迸发的气体有两个特性，第一个是高压，第二个是它会导电，它会迅速的造成高压的拉弧短路，造成更复杂的短路。传统的设计就是在这些BDO做很多的防护，我们现在做的热电分离，大家可以看到这个图上，我们电芯的卸压的方向是沿着高度方向Z向，我们的电连接，就是高压电是在电池的两侧，就是他们不在一个面上，高压气体就不会直接对着强电的连接造成冲击，包含绝缘的破坏，包含高温导电物质的沉积，造成强电的短路，同时我们还为他设置了独立的气压空间，保证气体不跟强电发生交联。这就是我们在安全上做的工作，就是去应对更复杂的这种热失控条件下的工况。

第二点，我想讲一下刚才我们展示的用户经济性，后来我们发现这个成本和可持续发展其实他们是相通的，用户对于成本和道德层次上需要的可持续发展，他们实际上是不矛盾的。我们现在的思路是去开发更低成本的材料，同时把更低材料的电池通过PACE层面上的一些技术还有创新，让它拥有更高的能量密度去延伸这种低成本材料可以覆盖的里程，所以我们现在可以把磷酸盐系的里程开发支持到700公里，去让中间原来这段600公里到800公里之间的这段成本曲线的斜率变得更低一些。

我再讲一下我们材料，其实锰材料对于整个电池材料行业里有举足轻重的作用。黄老师是一直做锰材料的，锰材料无论是在橄榄石结构的材料，像磷酸锰铁锂里头，还是大家熟知的三元材料也好，还是尖晶石也好，锰都是扮演着至关重要的作用。我们在2014年的时候，就是首次量产了磷酸锰铁锂和三元的复合正极的电池，2014年我们量产锰铁锂的主要目的是为了改善安全性。当时国标需要做针刺试验，我们把锰铁锂和三元混合之后可以顺利的通过试验，这是2014年我们用锰铁锂进行了尝试。但是锰铁锂也有锰铁锂的问题，它的导电性更差，能量密度做不上去，这8年来我们也针对锰铁锂一系列的问题不停的在攻关跟改善。我们现在技术终于有了进一步的突破，无论是它的导电性也好，还是能量密度也好，有了一个长足的进步。在700公里的车型上磷酸锰铁锂可以替代原有的三元产品，相对于三元产品它的贵重金属的元素用量为零，没有镍没有钴，同时单位瓦时的锂用量，相对于磷酸铁锂下降5%，如果相对三元它单位瓦时锂的用量下降更多了。

我们锰材料是通过强化阳离子的均质掺杂，通过锰元素的径向梯度设计，去构建锂的界面，包括灵活性超导的电界面的设计。我们的寿命相对于以前，因为原来锰元素的影响，我们现在的寿命也有了长足的进步，寿命可以达到2500次的循环。

刚才讲在用户的一次性购买成本上，第二个是在使用成本上我们也做了一些技术上的迭代。第一是通过Z向空间的节省，我们把底部原来大家为了防止磕碰，留了很高的磕碰空间，我们把磕碰空间跟原来的电芯的线压空间二合一，在高度上空间大概节省了7%，所以我们现在把电池包的高度省掉了7%，使电池包的高度大幅向上抬升，电池包变矮，这样整车会有更高的离地间隙，会减少磕碰的概率。

第二点，即使发生了磕碰，我们现在也是开发了可维修的技术，就是如果是伤到冷板，我们可能就去修冷板，如果伤到了电芯我们可以更换模组，而不用去更换整包，帮助大家去降低高昂的售后维修的费用。

基于以上我们对于电池的用户体验的理解，基于我们一些相关的材料技术、结构技术，我们开发了One-Stop的高锰铁锂电池，他具有以下的特点，一个是更好的安全性，就是刚才我所讲的，我们用了TPP2.0的热电分离的技术，保证了系统安全的鲁棒性；第二，大幅的降低了稀有金属的用量，包含了镍钴以及锂的用量，帮助大家在相同的条件下获得更低的购买成本，电池包的能量密度达到了180瓦时每公斤，能量密度的保持率就突破80%里程，支持整车达到700公里。但是这些前提还是在电池包高度大概是110毫米高的前提下，如果做的更高就会有更高的能量密度和更长的里程。同时从用户的使用成本上，我们做到了少磕碰，高度减少7%，离地间隙更高，可维修。在补能体验上，是可充、可换，同时整个的电池包会在2024年左右的时候，在市面上跟大家见面。我们的理念是科技的进步始终是为人类有更美好的生活，我们原来电池的名字叫One-Stop battery，我们battery意思就是用更好的电池给大家创造更好的生活。我们也会致力于通过不断的持续的技术创新，能给大家带来更好的、更安全的、更高性能的、更高性价比的产品体验。

我的报告到这里结束，谢谢大家。

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）