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蜂巢能源李佳佳:蜂巢能源HEV电池研究进展

作者:田禾 2021-07-08 09:10:00 来源:江苏裕隆汽车集团

  2021年6月7日-9日,第四届先进高功率电池国际研讨会在苏州顺利成功召开。本届研讨会由中国化学与物理电源行业协会、中国电子科技集团公司第十八研究所共同主办,先进电池材料/替换后中联毅晖国际会展有限公司承办,并得到了无锡先导、骆驼集团、欣旺达、天鹏电源、新能安科技、青岛蓝科途、奥科希艾尔、沁新集团、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所等协办单位的支持。本届会议邀请了来自国内外汽车领域、无人机、电动工具、动力电池、BMS及相关关键材料、大专院校和科研院所等270家单位,600位嘉宾出席了此次国际研讨会。会议共安排了10场分会42篇报告两个圆桌讨论会(1、先进高功率电池在电动工具应用讨论会,2、“碳达峰、碳中和”对混合动力车辆市场发展影响及其高功率先进电池技术发展与应用趋势)。分别在第一天的主会场和第二天的二个分会场进行。

 

  在Session4“HEV用先进高电压电池体系进展”分会主题上,来自蜂巢能源科技有限公司HEV软包电池产品线高级总监李佳佳做了“蜂巢能源HEV电池研究进展”的主题发言。

  大家好,我是来自蜂巢能源。首先看一下HEV发展方向,HEV发展从国际能源部署的预测,未来20年混合动力技术占比将从2020年17%增长到2040年60%,其中混合动力车型将占据一半的市场份额。混合动力车型可以最大限度的改善整车油耗和提升整车驾驶性。

  政策端的驱动,国家对HEV驱动明确而且很有力,极大的引导和推动HEV发展。《节能与能源2.0版技术路线图》来看,到2030年要达到100%目标,目前我们还是起步阶段,还有很长的路要走。

  下面是在供给端的响应,在刚结束的上海车展,其实国内各大主机厂都在布局HEV车型,前面有48V,也有PHEV,但是HEV也是在稳步的提升过程当中。日系全面加码混动路线,我们国内合资品牌和外资合资品牌,东风本田,广汽本田也都有电池去推动上市。

  从市场端走向来讲,我国一季度渗透率已经超过了2.3%,这是一个很可观的数据。2020年整体渗透率已经很高了,但是今年一季度已经超过了去年一年的渗透率,所以说HEV发展现在速度相当的快。

  我们蜂巢能源也是基于政府的政策,市场端的研究,这个产品应运而生。关于HEV我们选择软包电芯作为我们产品开发,有几个特点:第一代产品功率比较高,能达到6500瓦/公斤功率密度水平。同时循环性能3C/3C指标能达到3.5万次目标;第二,这种电芯能量密度相对比较低,安全性肯定没有问题。总体来讲,三高一低,一低就是低成本,选择软包电芯也是基于能量比较低,只有5.2Ah水平下保证这么长的寿命和这么高的能量密度,成本是关键的指标,所以选择软包相比方形来说成本有优势,这是第一代HEV产品开发的目标以及想要达到的指标对未来推向市场给整车端做配套的方向。

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  这几年我们在功率型电池开发中做了很多工作,其实蜂巢能力成立之初,48V也做了基础化学体系,材料选型和应用实验。后面觉得48V整体整车竞争性比较低,选用HEV混动方式去给内部客户推,软包是相对比较合适的方式。我在选择材料,包括长远锂科黄博士介绍了正极材料,关于我们要做到什么样的水平,粒晶达到什么样的水平才能达到高功率的指标。

  其次在负极方面,我们会有一些包覆优化,让充放电倍率更加进一步提升。当然这里面最关键的还是电解液的配方了,我们在高温下能够发挥很好的性能优势,其实靠的是整个电化学的优化,这些工作我们做了大概有两年多的时间吧,今年才正式把这个产品推向市场端,而且现在这个电芯已经进入B样,马上量产的阶段了。

  在首款配套的一个车型是长城汽车的一个新车型,这个电池能达到常温80C放电水平,这是第一代产品。第二,是在脉冲回充能力上有58C的水平,其实这个指标去年冬天我们在做的时候,这个指标相对来说是比较难达到的,因为这个车在回充能力比较低的时候整车能量回收和使用是有很大一定困难的,所以说我们把这个目标定下来以后发现58C的水平可以让车在充电和放电中快速去切换,能达到很好的油耗降低指标,同时在车的驾驶体验感不会出现顿挫,整体来讲充电和电能力做整体提高以后,发现开始的驾驶感才会顺畅。同时,在零下35度下,具备180W冷启动能力,连续三次可以在天冷情况下,汽车启动不会有问题。最后一点是节油率,其实这个实测节油率是大于35%的。也就是说这辆车全生命周期以内油耗能够降到什么样的水平,其实最关键是能给大家省银子,这是站在消费者最想看到的一个指标了。我们的节油率如果超过35%,甚至40%,50%,随着我们下一代产品的开发,那整体的油耗可以达到4升/百公里,甚至比4升还低的指标,这也是未来发展方向上HEV提升的空间还会很大,这是我们第一代产品。下一代产品陆续推出来以后节油率指标可以到40%,甚至45%的水平,也是需要整个材料端和电芯端努力推动这样一个产品的开发。

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  这里是实测数据,45度,25度,零下35度,从放电倍率来看,45度高温下由于这个体系相对来说可以达到95C的水平,充电水平可以达到70C。另外在零下35度是25C的放电水平,这些都是10秒脉冲放电功率,这几个值来讲,也是说我们作为第一代产品提出的目标,我们通过努力达到的指标,也是能给我们的客户,主机厂提供帮助,我们把节油率总15%提升到35%。

  这是实测循环数据,我们随机抽三个样品进行性评测,电池B样阶段的一致性是比较好的,1万多次衰减不到92%,我们也在做模拟2.5万次甚至更长循环寿命。在终身质保情况下,电芯不能有任何掉队的状态,所以在这个基础上我们把电池的循环寿命去提升。这里是做了针刺实验,热箱实验,在HEV车型里面电芯有保障,汽车全生命周期内还能省油,何乐而不为的事情呢。这也是我们在碳中和和碳达峰的情况下我们必须要走的一条路,这种产品未来市场前景是很棒的。

  因为我们这边除了电芯是自己做以外,整体的模组,PACK和BMS都是我们自主开发的。第一代产品采用CTP的方式,也能节省成本。其次采用强制风冷方案能够把系统成本降低,这里面最关键的指标是强制风冷没有液冷降温速度快,但是电池能力提升以后,现在整包温差和液冷可以达到相当的水平,这样一来,我们可以不用液冷方式,可以直接用强制风冷方式进行散热,整体来讲整包是可以达到更进一步降本的要求。

  其次我们采用一体化BMS设计,能够达到功能安全C级指标。我们蜂巢这边有一个平台可以监控所有总包运行的数据,电池端的数据,能够实时对这个电池进行在线监控。最后是节油,动力好,快速起动,有这样一个舒适感。整体来讲,1.7度电整包带来的体验,带来的这种能力远比这块整包要好的多。

  另外我们在实测和模拟去做,最大温差控制在5度以下,这是强制风冷实际模拟数据值,目前已经做了100多套包,马上在长城做夏标测试。

  这块是我们有功能安全C级,而且SOC和SOH精度可以达到正负5%。从故障化诊断编辑和集成化BMS有一个庞大的技术团队支持我们。总体来讲,这一款整包在上个月上海车展上已经亮相,今天把详细的参数跟大家做一个分享。

  我们对HEV的规划。12PPm在马鞍山基地6月份装进去,今年年底就可以实现电芯整包和模组整体量产。因为这是马鞍山基地一期,马鞍山基地二期会另外增加4条线共96PPm,打算明年第三季度建成,到时的装机量达到40万台的水平。

  讲了这么多,我们这个产品希望大家多给我们一些机会。下面简单介绍一下蜂巢能源的发展历史,我们从2012年开始孵化,原来在长城汽车下面是一个动力电池项目,在2016年成立了事业部,2017年我们入股了一个锂矿,2018年蜂巢正式成立,我们相对来说是比较年轻的一个公司,但是2019-2021年发展速度大家也是有目共睹的。

  未来的规划,我们现在已经建成研发中心有保定、无锡、上海、印度、韩国、日本大概7个研发中心。在长三角地区金坛一期二期全面投入运营量产,三期,前面我们在湖州、马鞍山、四川遂宁都有我们生产的基地。在长三角地区和西部地区形成两大块供货的能力,同时在全球化采用自己的布局,除了有方形电池盒软包电池以外,还有圆柱型电池,现在也在进行前期的工作。整体来讲,蜂巢能源在短短两年时间内能够得到行业的认可也非常感谢大家,这是我汇报的主要内容,谢谢大家。

  主持人:感谢李总精彩的报告以及全面的介绍,看看大家有没有什么问题。

  提问:感谢李总的精彩分享,我是来自长安汽车,刚刚讲到您分享这款电池有些性能确实是特别优秀,特别是讲到80C脉冲放电,65C脉冲回充。您分享节油效率是35%,我不知道您说的是强度,还是中度混合动力,今天上午福特余博士分享福特动力分流和P2混合动力节油效果可以达到40%,甚至50%,在您开发这款电池里面哪些性能对节油效果35%是作出了贡献呢?

  李佳佳:非常好的一个问题,我刚才讲的是充电能力和放电能力,在能力提升以后电池回收和放电能够快速响应整车才能够把这种性能使用好,才能够达到油耗的水平。第二个,其实要看是什么级别的车了,所以油耗指标不能说用同样的车节油30%,那个车节油40%,实际上还是看整车架构匹配,包括是什么样的车。如果是小型车类似于A0级节油就远不止35%的水平。

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