比亞迪:動力電池熱管理應與整車策略、控制策略相結合

會上,比亞迪股份有限公司經理江文鋒對比亞迪動力電池的生產和技術情況做了全面介紹,內容整理如下:
我是在比亞迪股份有限公司下面的動力電池做技術部經理,主要從事電池研發的。我們公司現在也知道我們整個新能源車是從客車到純電動車、到混合動力車一直在做,目前應用到的系統是磷酸鐵鋰體系,我們總的思路就是,大概在明年會在一些PHEV上開始秦、唐、元這些車子開使用三元電池,像純電動可能會在2018年的時候用一些三元電池,客車方面還是用磷酸鐵鋰電池。像三元,我們希望是在2018年做到500瓦時/升這樣一個目標,重量能量密度大概240瓦時/公斤這樣一個目標。磷酸鐵鋰方面我們希望做到150—160瓦時/公斤這樣的水平,因為我們基本是兩個路線都在做,到2020年的時候希望600瓦時/升,大概是300瓦時/公斤這樣的水平。
我大概講一下我們比亞迪做的事情,怎么來達到這個目標。像我們在材料方面,正極基本是業內沒有異議的,是高鎳三元材料,往這方面在做,62811,后面還有0.5、0.5,現在也在評估,高鎳體系首先要解決的是安全問題,控制熱失控是我們現在主要做的工作,正極不詳細講了,因為是業界公認的一些技術了。負極比亞迪在做硅負極,有兩個路線,一個是氧化亞硅,一個是納米硅,納米硅基本上3300,放電2800,用這個材料首先解決兩個前提,他的首次效率、循環壽命,這兩個現在是從目前的研究結果看,氧化亞硅應該比較好解決,像前面任院長說過,要做很多處理,像剛才任院長說的做預處理,現在做了很多,用硅這個體系可能整個電池設計體系都做一個變化,導電劑、連接劑、制備工藝、電解液體系可能都要做大的調整,因為本身和石墨這個體系是相差比較遠的,如果純粹去用的話可能跟我們傳統體系來用差別比較大,我們現在應該也做了一些工作,實驗室500瓦時/升,400瓦時/公斤,實驗室做出來,我們基本上做到500的循環大概90的水平,實驗室現在我們還在看,怎么樣進一步提高性能。
隔膜質,我覺得這里面可以做很多的文章,因為NCA體系高鎳體系,很多安全隔膜質是至關重要的,像目前常規的PP、PE這種涂氧化鋁的材料用很多了,后續像日本現在已經有人開使在用包括纖維的,因為我們也測過很多安全性、耐高溫、耐高壓還是性能比較不錯的。電解液方面,總的來講從目前體系逐漸采用一些高電壓電解液或者高純度電解液,提高我們本身的耐高壓性能,如果轉到固體電解液,我個人覺得短期內可能還是距離比較遠,實現固態電解質難度比較大,我們有在研發,可能還是做的感覺難度不小。
材料方面一些工作,單體,現在國家在主導電池尺寸的標準,我們現在也在往這方面靠,我們比亞迪為什么要做這個事情呢?我們比亞迪生產自動化很高,基本上一個型號一條線,如果說我批量生產同時要做好幾條線,萬一這個尺寸變更的話,我整個工藝從頭到尾都變,這個都有整個生產線,是很復雜的,現在我們基本上只有4個型號在做,大巴E6是一個車型,一個電池,加上E5,秦EV一個型號,秦唐一個型號,單獨給騰勢開發了一個型號,后續騰勢這個信號可能跟E5、E6取代掉,所以整個電池尺寸標準化,剛才王主任也講了,我們做一些整合,基本上比亞的電池尺寸往歐洲的尺寸靠,基本上PHEV跟EV的尺寸基本是往這個方向來走。
單體我們現在感覺整個來講,能量密度、安全、壽命、成本是應該從設計端考慮的方向,我們接觸很多供應商材料很好,或者材料很不錯,實際上成本下不來,做到電池里頭整個車子,做電池成本比車還高,我覺得是沒法接受的,所以我們考慮到整個能量密度提升,同時帶來安全、成本的一些方面考慮。
這里講一下模組,剛才王芳主任也講了,我們現在比亞迪在做的基本是把大把車上的電池模組都標準化了,標準化什么意思呢?就是說即使我電池有8串的、有12串的,我也是把8串跟12串基本并開一點,就是說整個模組結構是標準化,我可以拼裝式結構,我要多大就可以多大,因為比亞迪的車很多,大巴車型號也很多,我們感覺我們這邊的動力電池,我們也想把PEK(音)做這個,但是很難,后續我們往模組標準化去做,盡量把差異化縮小,盡量每臺車你想用用什么樣的模組,我就直接模組讓你選。這樣做有什么好處呢?后期電池的維護,返修等等成本會很低,而且可以替代。另外,電池在回收的時候,比如我梯次利用。我們在跟國家電網、跟南方電網談的時候經常涉及到問題,我的電池沒法拆,因為電池單體激光焊接的,一旦拆了不能保證電池的連接,我建議用模組給儲能電站去用,因為很多我們返修回來的模組是可以用的。儲能電站怎么用?整個模組,包括上面的BIC,不用做太大變更,可以就可以用,這樣對電池的梯次利用是有好處的。我們現在也是在這樣做。
系統層面,我們現在也做了不少工作,我們需要整個電池的能量密度、功率密度,這里想重點強調兩個,一個是我們的熱管理,因為現在我們像比亞迪的車,這邊布置在中國,在全球都在賣,像遇到的比較大問題就是說,比方在冷的地區,像北歐,像新加坡,在等等印度這些地方,冷熱交替很大,我怎么來保證我電池整個壽命周期能漫談質保要求,這里面實際上靠電池本身來承受這么低的溫度、這么高的溫度真的不合適的,因為電池本身能量密度又高、安全性能要求好,壽命要低,整個做到這塊是比較難的。所以我們現在在想著說,我們做一些輔助,是把熱管理這塊做起來。因為實際上我們從現在看,熱管理實際上可以做到很好,成本也不會太高。但是熱管理要做的話,實際上需要跟你的整車策略,跟你的控制策略結合起來。這里實際上剛才我們講的,BMS的標準,BMS要怎么去控制好電池。現在比亞迪有很多車在運行,很多時候電池出現問題了,反過去推70%是在BMS上出現問題了,我沒控制好給他設置的界限,導致他本身有問題,導致電池發生失效,所以我們覺得BMS的標準,我覺得還需要去做一些調整。還有一個設備層面的,像比亞迪基本上都是自動化的設備,這些關鍵的設備現在基本上都是進口的,所以我們希望在相關的一些產業鏈過程中做一些支持或者做一些提升。
再講一下回收利用,因為比亞迪從2012年開始陸陸續續投放車,到現在已經有4年多了,逐漸這個問題會慢慢呈現出來。我個人覺得,回收利用最大的問題是在電池判定標準上,這個電池的價值判定標準,這里作為一個第三方,不管你回收企業或者電池回收,車廠來判定價值肯定希望賣的越貴越好,我們儲能電站或者其他的回收企業希望你賣的越便宜越好,這個就有判定,因為只這個判定標準下來了,各方覺得有利可圖的,有利潤可賺的,可以去做這個事情,所以這個里面我覺得應該把一些判定標準定下來,這實際上就有一個電池回收利用時候電池的標準,什么樣的標準區可以做儲能電站應用,給移動基站、給通訊基站去用,什么樣的標準,尤其報廢,涉及到這幾個標準的建立,我覺得像相關部門可以做這些事情。
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