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下一代动力锂电池的产业化及应用

2022-11-25   点击量:83

5月22日,“2018第一届新能源汽车及动力电池(CIBF深圳)国际交流会”在深圳会展中心举行。浙江遨优动力系统有限公司总经理、博士陈光森在“商业模式专场——辨·商业模式的创新与应用”主题论坛上发表演讲。以下是演讲内容:


浙江遨优动力系统有限公司总经理、博士陈光森:


各位嘉宾上午好!我对下一代动力电池的产业化及应用做一下汇报。


动力电池这几年高速发展,随着政府补贴的退坡,我们整个行业面临的困难、痛点在哪里?我预测今年动力电池行业应该处于盈亏平衡点,动力电池需要大量的投入,1.5G的线大概需要5个亿的投入,大量的投入又没有利润,我们怎么干呢?特别是我们在几大材料体系,锰酸锂、磷酸亚铁锂、三元材料,我个人认为很难满足动力电池的发展,锰酸锂、磷酸铁锂有成本优势,满足乘用车对高密度的需求。三元材料,能量密度高,镍、钴涨了很多,三元材料从两年前的12-13万元每吨,现在20多万元一吨,上涨了50%,动力电池的平均点大概在1.4左右,动力汽车行业需要达到1.2、1.1以下,我们怎么办?接下来介绍一下能承担电动汽车行业健康发展的下一代材料。


三元材料镍、钴、碳酸锂特别高,不合理的高,碳酸锂的价格在不久会回归,碳酸锂是两个人坐在一起商讨的价格,不是市场价,相信很快会回到合理。富锂锰电池经过三年的研发,终于可以进入产业化。它的优势是成本,正极材料的成本稳定,等会儿我会介绍富锂锰,它有成本优势、能量密度优势还有安全优势。


富锂锰主要有锰酸锂和三元的共用体,这个材料的好处是可以做到钴、镍的含量只有三元的1/3左右,甚至可以做到不含钴,能量、容量最高作为300毫安/克,目前遨优能用接近三元的水平大概180-200毫安,基本上可以达到三元的水平、性能。为什么这么难?1992年我在美国读博士的时候富锂锰就诞生了,一直不能产业化,主要有几个难点,特别是富锂锰的结构,锰很难氧化,4.6伏才能把容量放出来,导电性比较差,阻碍了富锂锰的发展。


富锂锰实际上相当于三元的锂,含锂比较多,所以叫富锂,是两个结构组合的,锰酸锂的结构和三元组合起来。磷酸铁锂、富锂锰具有优势,能量密度偏低,磷酸铁锂经过这几年的优化、进步,现在140wh/kg的比较多,轻量化可以做到160-170wh/kg。


三元的成本相对比较高,能量密度相对来说比较高,相对富锂锰还是偏低,过去一年钴和镍、三元材料的大幅上涨,基本上上涨40%-50%,导致三元的成本相对于磷酸铁锂高很多,富锂锰从正极材料来看,可以低于20%-40%。目前三元价格在23-25万,富锂锰基本上可以达到18-20万之间,甚至更低,富锂锰也有他的缺点,倍率性差,首次效率低,需要高电压,一直阻碍了富锂锰的发展,经过几年的发展,终于在这方面取得了一些突破,能够产业化。过去磷酸铁锂、三元、锰酸锂、碳酸锂,一年左右可以产业化,富锂锰做了整整八年,因为涉及到的东西太多,经过过去八年的努力。


为什么富锂锰一直没有产业化?相对于磷酸铁锂它的导电性很差,为什么磷酸铁锂能产业化?生产工艺不断的优化,富锂锰为什么没有大量生产?我们研发能力投入不够,遨优的产业化能让这个行业多关注富锂锰的电池,相信在接下来两年内,富锂锰的技术会大幅进步,能让电动车发展。


电解液目前还很难用到4.6伏,产业化只做到4.4伏,如果做到4.6伏需要我们和同仁在电解液方面大力的研发投入。目前产业化的可以做到3.622的水平。


811也好、其他也好,涉及到硅材料,能量成本提升不代表性价比会下来。电动汽车需要用五年以上最好是十年,我们的车要用十年,对动力电池的需求,在满充、满放的情况下,最好要达到1500次以上,磷酸铁锂电芯达到2420次不是太大的问题。富锂锰目前刚刚诞生,寿命相当稳定。富锂锰的难点是倍率放电,富锂锰3C倍率放电,大概70%到80%左右,对电动汽车利用要达到90%以上,这是花得时间最长的,倍率性花得时间最长,经过几年不同的添加剂、电解液,不同的组合。富锂锰的第一款今年会产生,富锂锰得到了很多合作伙伴的关注。


接下来简单介绍一下遨优公司。浙江遨优成立于2016年11月,属于浙江之信控股,浙江之信是中国之信香港上市公司大股东,遨优在动力电池生产线方面,从仓储、物流到PACK采用全自动包括智能物流、整线物流,遨优的产品坚持软包装,我们的团队是最早做软包装之一。圆柱、方形、软包装具有一定的优势,寿命、安全相对比较好。


目前遨优有两大基地,南浔是我们的起步基地,这个月会搬到湖州,离高铁站2.5公里的地方,加上肇庆基地,去年肇庆11月已经投产这个月底另外两条线,肇庆二期、湖州一期设备陆续到位,8月份投产,9月份会形成软包装45亿Wh的规模,湖州基地已经建好两条线的厂房,根据市场的需求,下半年可能再投入另外两条线,到明年会有软包装接近8G的产能。虽然遨优才成立一年多,我们得到了很多朋友、合作伙伴的大力支持,我们的产能远远跟不上需求。遨优争取根据市场的需求,每年保持2G的增长,大约占行业的10%左右的规模,把产品做好,这样有高的性价比,也能得到比较好的回报。


我们的优势主要是我们的团队,特别是在软包装方面做得比较早,国内做得最早的是对软包装关键技术掌握得比较好,软包装最难做的漏液、腐蚀,相信我们在这一点掌握的比较透彻,特别是封口漏液,在整个行业发展过程中,保持不良率是最低的,特别是我们的封口技术不是盲目的,为什么我们会做好?软包装最难的,目前还有很多遇到封口不良。过去几年进步很大,工艺控制不能盲目相信国外的水平、国外的技术,引进技术要充分消化,利用我们的国情,我们的电力没那么稳定,人家日本、韩国电力白天晚上是一样的,比较稳定。封口技术做大,能在行业内领先,我们也有大的平台、也有资金方面的支持,动力电池做了二十多年,做得很好,但很辛苦。需要强大的技术,需要足够多的钱,做动力电池不要轻易的涉入,再有钱也有填不完的窟窿,随着市场越来越大,资金、帐期3+6已经很短的,可能6+6的都有,对资金的要求相当高,面对车厂都是上千亿级的客户,各方面要能负担,虽然很多动力电池做得好的单接不过来,很多厂处于没有单状态,因为需要有强大的技术,另外是大的平台。


我们的车厂怎么选供应商?首先看能不能活过五年,车、电池要求保五年,作为公司要多样化,我们的产品、量型、快充,遨优是国内最早做快充电池的,无人机电池,基本上型号还是我们当时遨优团队做出来的。三元材料遨优2005年研发产业化,相信是世界上产业化最早的,比国际巨头早了四五年,比国内同行早了接近十年,遨优的富锂锰、三元材料都大范围的使用,特别是电动自行车,出货量达90万套。


现在我们宣布又有一个突破,去年12月,富锂锰产业化,软包装寿命长,相对方形有一个特殊的工艺,高温加压可以用同样的工艺、同样的设计、同样的环境,有了软包装、高温加压,寿命会比方形长30%-50%,可以多用三到五年。遇到软包装外壳有腐蚀,没有水分跑进去不会影响使用。双重保护对安全有提高,有了双重保护,可以让电池真正达到五年以上的使用寿命。


富锂锰在物流车、低速车大有用处,成品控制得好还有合理的利润。经过同行的努力,富锂锰会成为在动力电池的主流,具备三元高能量密度、磷酸铁锂、锰酸锂的低成本,并且也具备了锰酸锂的安全。我们的产品比较多样化,包括今年的出货量,物流车、电动大巴、乘用车各1/3。


目前富锂锰的能量、型号做到和三元622对应能量密度一致,电池的技术路线不用讲得太多,随着不断的发展,今年能量产的在260-280wh/kg,三倍以上还需要努力,做到300wh/kg以上需要涉及到硅碳材料的利用,目前硅碳材料既能满足电动汽车的应用要求八年1500次以上,还需要努力。富锂锰目前能做到180-190wh/kg,相信经过一两年的努力,可以用到220-250wh/kg,这样就比较容易了,就不需要太多的硅。硅材料经过这么多年的研发,要达到两三千次,估计还需要很多的努力。富锂锰能相对来说比较容易满足电动汽车的需求,长寿命、高安全、低成本,这样可以让电动汽车在没有补贴的情况下让老百姓买得起。


我们的产品系列,VDA型号,遨优为VDA做了146295,它比较方便生产,这个型号乘用车有大量合作伙伴的应用,这个电芯型号希望下次可以标准化使用,这个型号可以统一做成模块,可以统一到铝壳的尺寸,今后要梯次化,模块要标准化。


电动底盘有的地方高一点,有的地方低一点,软包装按照这个结构可以非常灵活,可以少一个模块,软包装的灵活性便于今后电动汽车智能化灵活的设计,电动车很难满足一个模块一个设计。电动大巴基本上都标准化了,争取下半年可以推到160Wh/Kg。


我们的目标,2020年以前力争成为软包装动力电池龙头企业,2030年前产能达500亿瓦时,约占国内市场10%左右,不要盲目的扩产。

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钜大特种电池工程研究院

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