中国锂电产业动力电池开发浅析摘要.ppt

LOGO 中国锂电产业动力电池开发浅析 电动汽车电池发展的瓶颈：动力电池 动力电池的安全性、一致性、比能量、使用寿命和综合价格等五大因素及集成技术制约了目前电动汽车的发展。 制约动力电池发展五大因素： 锂动力电池自身存在的安全性隐患问题，目前还无法解决。 锂动力电池组在大规模生产时存在一致性的问题。 目前电池技术水平使比能量不能满足电动汽车的需求。 使用寿命不能够满足要求。 运营成本不能满足市场化可持续发展需要，所以很大程度上依赖政府补贴。 动力车对动力电池的要求 车载电池性能 使用寿命 能量密度 功率密度 温度特性 安全性能 倍率特性 加速及刹车反馈要求 功率刹车 1000W/Kg 反馈功率 800W/Kg 短时间充放电要求 20-30min快速充电 一般情况下不起火，任何情况下不爆炸，满足认证要求。 轻量化要求：100~150Wh/Kg 3000次以上循环次数 10~15年使用寿命 广泛的温度适应范围： -30~60℃ 倍率特性要求 —良好的充放电性能可以满足快充场景的要求和大倍率放电的要求。 —倍率特性：2.5C以下倍率充电容量≥98%，放电容量≥99% 图26 BYD倍率放电曲线 温度特性 — -30~60℃的范围内具有良好的充放电性能 — 温度特性：0 ℃下0.5C充电容量＞85%，-30 ℃下0.5C放电容量＞90% 图26 BYD温度特性曲线 能量效率 — 即使在大倍率下，也具有极高的能量转换效率 图27 能量效率 系统的概念—锂动力应用的关键 锂电池（组） 应用系统 电池管理系统BMS 系统的角度—锂动力电池的安全性 1、单体电池制造—安全性正及材料、安全盖帽拉断电结构、正温度系电阻 （PTC）、陶瓷隔膜、热封闭隔膜、电压敏感隔膜及阻燃电解液。 2、电池模块组合—模块能量限制、散热措施、电池管理系统及温度监控装置。 3、电池系统结构—远程系统及报警系统、支路并联运行系统结构、电池支路状态控制器。 4、应用对象系统特性—应用自身的技术性能、技术参数、对电池系统的技术要求 及接口模式。 5、运行环境保证—环境温度、振动、搁置、充电设备可靠性及测定制式保证。 系统的角度—锂动力电池的使用寿命 1、单体电池制造—正确选择正、负及材料、电解液、隔膜、装置工艺、自适应化成 2、电池模块组合—容量分选、内阻分选、动态一致性分选、软连接串并联结构及散热方法 3、电池系统结构—远程系统及报警系统、BMS、散热系统 4、应用对象系统特性—应用自身的技术性能、技术参数、对电池系统的技术要求及接口模式。 5、运行环境保证—充放电倍率、环境温度、动力参数、搁置时限、充电设备稳定性及充电工作模式。 影响电池寿命因素1—动态一致性 李革臣课题组证：对于动力电池的一致性问题，不同的应用环境应采取不同的一致性评价标准；例如混合动力电动汽车电池工作属于动态环境，而电站电池工作属于静态环境。 “静态一致性”分类方法，如按容量、内阻、充放电效率及电压平台等，但本质上均不能满足电动车动力电池一致性的问题，因为动态环境工作一段时间后，会产生较大的分散性，从而影响电池组的使用寿命。 影响电池寿命因素2—自放电及动态自放电 自放电：动力电池都是串联使用，单体自放电的差异直接影响电池组的寿命。因此电池行业急需一种快速、准确的自放电测试方法，多年来这一直是电池行业的重大技术难题。 目前，行业测试的方法是将电池搁置28天的方法；这样的测试方法时间长，准确性差、占用大量的流动资金和生产设施。 基于系统辨识技术，子木科技研制出了必威体育精装版的ZM-6088电池自放电性能测试装置。可使自放电测试在一天内完成。 锂动力电池寿命影响因素3—化成工艺 正极：电流过大会产生永久容量损失。 负极：电化学反应表面形成稳定、牢固及致密的SEI膜 SEI膜质量直接影响寿命、自放电等参数。 形成SEI膜需要20%左右的不可逆容量 电流过大影响SEI膜质量和负极性能 电流过小化成时间太长，影响生产效率 设想根据膜的形成需求自动改变化成电流大小。 电流的适应性、准确性和稳定性是技术的关键。 自适应化成是哈工大王纪三教授提出；子木科技有限公司开发了可直接由于锂离子动力电池自适应化设备。经过验证，自适应化成明显改善锂离子动力电池使用寿命和自放电性能。 图27 自适应化成设备 影响电池寿命因素4—容量及内阻分选 容量分选和内阻分选是动力电池组目前最常用最常规的分选方法，不可缺少