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張寶華博士:汽車低壓鋰電系統(tǒng)的機遇和挑戰(zhàn)

時間:2021-09-26 10:34來源:網(wǎng)易自媒體 作者:水下看魚
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2021年6月7日-9日,第四屆先進(jìn)高功率電池國際研討會The 4th International Conference on Advanced High Power Battery(CHPB-4)在蘇州順利成功召開。本屆研討會由 中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會、中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所共同主辦,先進(jìn)電池材料/北京中聯(lián)毅暉國際會展有限公司承辦,并得到 了無錫先導(dǎo)、駱駝集團(tuán)、欣旺達(dá)、天鵬電源、新能安科技、青島藍(lán)科途、OCSiAl (奧科希艾爾)、沁新集團(tuán)、 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所等協(xié)辦單位的支持。本屆會議邀請了來自國內(nèi)外汽車領(lǐng)域、無人機、電動工具、動力電池、BMS及相關(guān)關(guān)鍵材料、大專院校和科研院所等270家單位,600位嘉賓出席了此次國際研討會。會議共安排了10場分會42篇報告兩個圓桌討論會(1、先進(jìn)高功率電池在電動工具應(yīng)用討論會,2、“碳達(dá)峰、碳中和”對混合動力車輛市場發(fā)展影響及其高功率先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢)。分別在第一天的主會場和第二天的二個分會場進(jìn)行。

在Session2《下一代xEV與電動工具電池創(chuàng)新技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展》分會主題上,來自 駱駝集團(tuán)新能源電池有限公司副總經(jīng)理 張寶華博士做了“汽車低壓鋰電系統(tǒng)的機遇和挑戰(zhàn)”的主題發(fā)言。

駱駝集團(tuán)新能源電池有限公司副總經(jīng)理 張寶華博士

各位領(lǐng)導(dǎo),各位專家,大家上午好。我來自駱駝集團(tuán)新能源電池有限公司,我們公司是專注做汽車啟停電池的企業(yè),我今天的報告題目是汽車低壓鋰電系統(tǒng)的機遇和挑戰(zhàn),我將會從公司介紹,低壓電池基本概念介紹,低壓鋰電的機遇和挑戰(zhàn),未來展望這幾個方面展開。

首先介紹一下我們集團(tuán)公司,駱駝集團(tuán)始創(chuàng)于1980 年,到現(xiàn)在做了40多年汽車用啟停電池,目前在國內(nèi)市場份額48% 左右,基本上2-3輛新車,其中有1 輛是駱駝配的電池,我們集團(tuán)公司有30 多個子公司,其中包括新能源電池有限公司。新能源電池公司成立于2007 年,以前也做純電動動力電池,后來調(diào)整了戰(zhàn)略,現(xiàn)在聚焦于低壓啟停電池領(lǐng)域。公司有三個研發(fā)中心,襄陽、武漢、美國密西根;測試中心2019年底取得CNAS實驗室認(rèn)可證書;同時有專注低壓電池產(chǎn)品的48V專線,48V 產(chǎn)品目前已經(jīng)量產(chǎn)供貨了。

現(xiàn)在介紹一下低壓電池基本概念。每輛汽車都有一套低壓電池系統(tǒng),包括純電動汽車。動力系統(tǒng)和低壓電池系統(tǒng)相當(dāng)于人的心臟和大腦一樣,心臟提供動力,大腦提供信號判斷以及控制等,兩者不是共用一套系統(tǒng),心臟出問題了大腦可以判斷并指示肢體執(zhí)行挽救動作;純電動汽車動力系統(tǒng)出了故障,12V低壓系統(tǒng)可以允許車門打開人出去,屬于兩套系統(tǒng),理一下概念。低壓系統(tǒng)包括12V,24V,48V,其中12V 和24V比較像,24V主要用在油罐車,工程車,重汽、重卡等,12V 主要是應(yīng)用在商用車乘用車,48V 前面各位專家介紹過了,我就不再介紹了。

接下來我主要以12V電池為例,介紹一下低壓鋰電的機遇與挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)汽車保有量2-3 億輛,年汽車銷售量約2.5 千萬輛,每輛車上都有一套低壓12V電池,市場還是比較巨大的,當(dāng)前使用的都是鉛酸電池。

現(xiàn)在比較一下鉛酸和鋰電,可以看出鋰電有很多性能方面的優(yōu)勢,比如循環(huán)壽命,如圖所示,即使用鉛酸里面性能比較好的富液電池,以及AGM電池和鋰電相比,差距都是數(shù)量級這種級別的,一個是百級,另一個是千級甚至萬級。另一方面是重量,同樣一塊40Ah的啟停電池,鉛酸EFB或者AGM是11~12 公斤,鋰電是7.5公斤左右,并且鋰電可以深度放電。在快速充電方面,鋰電優(yōu)勢也非常明顯,一般我們12V鋰電可以5C/5C充放做循環(huán),但鉛酸電池則比較困難,還有冷啟動方面差距也很大,對于零下18℃冷啟動測試,同樣容量的鉛酸電池,放電時間只能達(dá)到鋰電的1/4。但這并不是說鋰電可以完全取代鉛酸,兩種電池屬于不同的領(lǐng)域,偶有交集,相互可以是一個補充,比如鉛酸電池環(huán)境適應(yīng)度比較大,耐高溫,耐低溫,又安全,價格成本比較低,回收利用率高,整個產(chǎn)業(yè)鏈很成熟完善,可以用在各種車型各種場景上。而鋰電,我們認(rèn)為可以用在部分高端乘用車上,政策,性能是主驅(qū)動力,比如歐洲方面的禁鉛指令,預(yù)計在2024~2025年會落地,這樣很多車廠提前布局用鋰電來取代鉛酸。還有高端乘用車對成本要求不那么敏感,對性能要求高,所以可以用鋰電。另外高端車還可以給電池提供比較溫和的使用環(huán)境,這樣用鋰電還是比較合適的。還有就是自動駕駛的車型,自動駕駛包含激光雷達(dá)傳感器和計算機系統(tǒng)等,不斷地計算傳輸信息,耗電量很大,如果用鉛酸,一個是很重,另外頻繁深度放電對鉛酸不是很友好,所以鋰電和鉛酸是兩種領(lǐng)域且互相補充。

現(xiàn)在說一下挑戰(zhàn),挑戰(zhàn)主要是客戶需求帶來的設(shè)計層面和產(chǎn)業(yè)鏈成熟度不匹配問題,比如需要的電池系統(tǒng)體積很小,功能很多,這樣有限空間內(nèi)設(shè)計很復(fù)雜,材料,工藝,設(shè)備要求都很高,但目前高功率材料廠商并不是很成熟,量也小,規(guī)模效應(yīng)也沒起來。還有加工精度要求高,但配套設(shè)備不成熟,這樣帶來選材工藝制造測試眾多方面的挑戰(zhàn)。

盡管面臨很多挑戰(zhàn),我們還是克服技術(shù)難題,開發(fā)了多款低壓產(chǎn)品,接下來介紹一下公司產(chǎn)品,48V 一代產(chǎn)品目前已經(jīng)大量出貨了,但是節(jié)油率暫時沒有達(dá)到我們預(yù)期,原來預(yù)期>15%,但是后來測下來~10%左右,所以我們開發(fā)了第二代,預(yù)期節(jié)油率能達(dá)到1 5%~20%。一般時候我們評估電池性能,會看一對矛盾點,比如低溫和高溫,短期和長期,這樣可以很迅速的了解綜合表現(xiàn)。如圖所示,我們低溫放電,包括零下40 度放電曲線是比較平滑的,沒有DCR過大產(chǎn)熱導(dǎo)致的發(fā)熱峰,這是短期,長期我們自己也要做耐久路試,這里是18 萬公里的測試數(shù)據(jù),目前還是可以繼續(xù)跑的。同時冬標(biāo)夏標(biāo)都要做,有一年冬天去黑河做冬標(biāo),發(fā)現(xiàn)溫度不夠低,繼續(xù)驅(qū)車北上去的漠河,做電池我們是認(rèn)真的。

我們還開發(fā)了12V 產(chǎn)品,目前有三代,一代比一代體積小,逐步要考慮兼顧高溫80 度,低溫零下30度的要求。目前有些啟停的標(biāo)準(zhǔn)是不適合鋰電的,所以歐洲一些客戶會自己做一些標(biāo)準(zhǔn)。比如說擴(kuò)展溫度冷啟動等等,目前我們這個電池開發(fā)到B樣階段,有幸獲得歐洲一些知名客戶的認(rèn)可。

上面說的是機遇和挑戰(zhàn),接下來說一下公司未來發(fā)展以及規(guī)劃。以前我們也做純電動,后來發(fā)現(xiàn)和集團(tuán)業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)度不強,因為我們集團(tuán)業(yè)務(wù)是低壓啟停電池系統(tǒng),所以目前就聚焦在低壓電池上。同時為了響應(yīng)政府的號召,公司兼顧制造和回收,我們還成立了資源循環(huán)公司,目的是為了打造行業(yè)閉循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈,實現(xiàn)無縫經(jīng)濟(jì)。

總結(jié)起來,低壓鋰電行業(yè)機遇很大,挑戰(zhàn)也很大,我們一直在努力,希望為這個行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)我們自己一份力量。

這是我匯報的主要內(nèi)容,謝謝大家。

主持人:看看大家有沒有什么問題可以舉手示意。

提問:張博您好,駱駝主要是做鉛酸電池,現(xiàn)在又開始做12V 鋰電,您覺得在未來一段時間內(nèi),12V 鋰電和鉛酸是什么樣的競爭態(tài)勢呢?

張寶華:我們現(xiàn)在12V 鋰電都是在和車廠聯(lián)合開發(fā)中,我認(rèn)為未來幾年內(nèi)主要還是以鉛酸為主的。鋰電和鉛酸并不是誰取代誰的關(guān)系,而是各個不同的領(lǐng)域,很長一段時間一定是以鉛酸為主,畢竟鉛酸電池有很多鋰電不具備的優(yōu)勢,而鋰電池應(yīng)該是逐漸用在高端車和智能車上。像Tesla 是逐漸把鉛酸轉(zhuǎn)換成了鋰電,因為它的各種運算系統(tǒng),傳輸系統(tǒng)耗電量特別大,前面我也說過,這就不很適合用鉛酸了。

提問:鋰電容量未來會向多大發(fā)展呢?

張寶華:12V 我們主要是做60Ah的,一般來講這個容量對成本是很敏感的,如果達(dá)到它的功率要求,大家可以把容量降下來,我估計后面可能會低于60 Ah,60 Ah是啟停,12V 還有備用電源和輔助電源30Ah,甚至低于30Ah差不多就夠了,這個視客戶具體需求。

提問:在價格上來說,同樣容量下,鋰電和鉛酸價格是什么樣的比例呢?

張寶華:現(xiàn)在鋰電高功率材料整個產(chǎn)業(yè)鏈我認(rèn)為不是特別成熟,鉛酸已經(jīng)很成熟了,鉛回收,硫酸回收,橡膠回收很成熟,鉛酸很大優(yōu)點就是成本低,所以鋰電和鉛酸相比,我們估計差不多是5 倍左右,后面隨著行業(yè)成熟度的變化應(yīng)該會有降本空間的。

提問:張博士你好,我請問一下12V 鋰電和鉛酸相比,它的產(chǎn)品穩(wěn)定性大概能有多大差別?比如正常來講它的索賠達(dá)到多高呢,就是它的質(zhì)量和鉛酸故障比例大概是多少?

張寶華:鉛酸很抗造,并且里面沒有BMS 管理系統(tǒng),鋰電是有管理系統(tǒng)的,但這不是說有管理系統(tǒng)就很厲害。反思一下純電動,你會發(fā)現(xiàn)出貨后前一兩年很多問題都是BMS和PACK 出問題,所以鋰電后面需要錘煉,把結(jié)構(gòu),BMS管理系統(tǒng)穩(wěn)定了可能會好一些,我用兩個字來形容鋰電就是“ 嬌-貴” ,很容易出問題,但現(xiàn)在說索賠額多少,暫時還難以回答。

提問:對于整車廠來講對產(chǎn)品穩(wěn)定性是要求最高的,新產(chǎn)品賣給整車廠以后,你們應(yīng)該要提前考慮售后服務(wù)怎么做。

張寶華:售后成本和穩(wěn)定性我們是需要考慮的,我們現(xiàn)在給一家客戶開發(fā)12V ,現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行快兩年了,這里要求測試特別多,我們估計差不多要四年左右才開發(fā)完,產(chǎn)品穩(wěn)定性要求非常高。上車之后我估計可能還是會有些問題的,畢竟是一個新的東西,新的東西前面一定會有一些問題,但是還是要看它畢竟還有很多優(yōu)點,另外駱駝發(fā)展40年,全國甚至海外都有售后網(wǎng)點,可以給客戶提供便捷的售后服務(wù),這個也是我們的優(yōu)勢之一。

(責(zé)任編輯:子蕊)
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