《金砖锂电论坛》曾祥兵:新一代电池系统的发展趋势

发布日期:2020-12-08

核心提示:由深圳市电池行业协会、第一锂电网共同举办的“2020中国国际锂电技术发展高峰论坛”于11月2日-3日在深圳会展中心盛大召开。
由深圳市电池行业协会、第一锂电网共同举办的“2020中国国际锂电技术发展高峰论坛”于11月2日-3日在深圳会展中心盛大召开。本次论坛以“新技术、新应用、新发展”为主题,推动企业交流发展。

奇瑞汽车电池系统部部长曾祥兵在本次中国国际锂电技术发展高峰论坛为我们带来《新一代电池系统的发展趋势》的分享,现场演讲实录如下:
曾祥兵

今天我主要分享一下新一代电池系统的发展趋势,主要是行业的一些基本的总结。三个方面,发展的状态,发展瓶颈、发展特征和趋势。我们从2009年到现在,电池系统经历了各种形态,我们可以看到现在的电池系统到2025年预计车辆能到59W0万台测算,动力电池的装机量会达到330.6GWh,是2018年的6倍,未来动力电池的发展会是蓬勃的发展。随着车的需求,能量密度不断地提升,续航里程需求持续提高,目前普遍大于300km,这几年乘用车、商务车能量密度大概从120覆盖到了170,密度还处在中段期,需要进一步电芯技术材料体系的突破才会有更新的突破。动力电池成本逐年下降,预测2025年成本突破一度电九百内。电力电池系统的发展原则,我们现在希望高安全性、便于生产、长寿命、低成本,这是我们目前希望电池从这四个角度更加优越,我们看到这几个恰恰也是现在电池重大的短板。对于动力电池系统需要克服的一些难点,像系统生产的规模化,运营服务的智能化,充电设施的网络化能够配合我们充电系统,还有对于电池系统商业模式多样化也进行了很多的探讨。
 
动力电池系统重点发展方向,我们希望能更优的电池系统结构布置,动力电池的迭代,电池系统大功率充电,电池系统安全设计与控制,电池系统的运营商业模式发展。电池系统发展的特征,电池系统从发展这么多年以后,我大概做了几个总结,从早期的被动设计向主动设计发展,趋向于定制化、集成化、高安全、高可靠性,第一代动力电池适配整车布置设计,T字形电池包,第二代动力电池系统嵌入式设计,一体化电池包,第三代动力电池系统是快速换电式设计,大模组设计,刀片电池、CTP设计,第四代能够跟整车更好的集成,这样能够更好的减少动力电池系统的部件,能够更加柔性化轻量化的设计,当它嵌入到整车内部以后,安全操作系统相对于以前会有更大的改进。
 
随着动力电池的迭代升级,材料从铅酸到镍氢不断迭代升级,接下来会是从三元甚至从四元体系以及无钴材料的状态,随着材料体系的变化也会有不同电芯形式的发展,说明电池的发展也会逐步的多样性,这些技术路线各有优点和缺点,最终根据我们的整车需求选择最合适的产品。我们也可以看到,最近也在不断地说向无钴化的设计推进,无钴化更重要的是希望降低成本。现在也开始从半固态开始研究,最近处于火热的状态,现在因为做固态电池真正的应用还要很长时间,现在大家采取了过渡状态,能够降低一部分电解液的使用,采用半固态电池,这一块现在逐步已经开始有厂家到量产的状态,对于这样的话,可能对现在目前高安全的特性逐步的有些缓解。未来希望能够进入理想的安全电池,不着、不爆炸,可能就是全固态的电池,这就是总结了一下国内国外研究的一些进展,总体来说,这样的一个全固态电池对固态电解质的研发现在还是最核心的最难的突破点,如果等固态电解质有大的突破,真正解决离子活性的问题,固态电池应用也就不远了,是未来一个理想的产品。
 
从固态电池的商业化之路可以看到,总的来讲它是逐步从材料体系上也要突破,最终如果能达到理想高能量密度、高安全的话是可能要走到锂金属或者锂空气锂流的这样一个电池体系里面。接下来还有一个大的需求就是大功率,今年对大功率充电进行了很多的研究,包括一些大功率充电标准的研究,实际上大功率充电核心要点有两个因素,第一是动力电池本身要能够承受起快充的特性,这个特性不是从充电端解决,而是从电池特性端去解决,第二个问题,我们要考虑大功率在整车应用的时候如何能够把整车的高安全特性提升上去。国内外的这些布局我们可以看到,主要是桩厂布置的比较多,还有国外一些高端的企业,国内目前大部分整车主要做低压平台,未来如果要开展大功率充电的话,整车的电压平台争取要能够提升到600到800伏以上,这样才能把整车的使用实际电流降低下来,保证大功率充电电池的应用。
 
下一代一定要突出安全的概念,希望能够从电气、化学、机械、功能安全以及运输方面能够进行全方位的安全设计。我们在系统设计的时候,可能我们对刚才讲的一些高安全、热管理、热失控等等包括我们的成本以及环境的维护上都要做一些新的考虑。从软件的角度,我们要更智能的软件管理系统,能够实时监控电池的系统状态,不光实时监控还能实时与整车进行反馈,甚至像顾客定制化需求的发展,来实时调整顾客对电池使用的一些习惯特性的改变,最大限度保证电池使用的安全特性以及加强它循环寿命的特性。电池从车载式的能源储能逐步开始推出快换电,最后推出基于车电分离的状态,从这样电池的开发也带来系统跟整车的集成也会带来不同的变化,同时也对电池的成本包括顾客的使用也会产生新的问题和焦点,但这也是未来发展的方向。
 
最后,希望未来的电池使用不是一个硬生生的铁的电池,它应该是完整的智能化、网联化的信息交互,将来应该是更智能的更能网联化的,随时随地可以去与咱们的充电设施与咱们的远程终端监控以及远程的一些控制系统上面能够实时调整,甚至对安全特性能够进行实时的预警,形成一个比较信息化、智能化、网联化的智慧电池系统。从不同的维度来看,电池有不同的特征,一个电池可能会具备所有的特征,可能会分不同的层级,分不同的需求进行识别,以上就是我分享的内容,谢谢大家!


 
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