中國儲能網(wǎng)訊：今日上午的大會則主要圍繞“動力電池技術(shù)及應(yīng)用探討”主題進行討論, 江蘇天鵬電源有限公司總經(jīng)理陳璇女士發(fā)表了題為“淺析圓柱型鋰離子電池在電動汽車上的應(yīng)用與發(fā)展趨勢——從18650到20650/21700”的演講。
電動汽車資源網(wǎng)整理陳璇演講的主要內(nèi)容如下:
無論對于小型圓柱電芯用于EV有多少爭議,18650由于高能量密度和高性價比,成為越來越多乘用車和物流車的重要選擇。18650的優(yōu)點是成熟度高、一致性高、能量密度、成本、排布柔性高 ;缺點是數(shù)量多,pack難度高,質(zhì)量控制點多。而更大的單體電芯可以通過改變內(nèi)部設(shè)計,大幅度 提升壽命、倍率等,也讓Pack看起來更容易,但也同時會大幅降低能量密度(體積和重量),降低了組裝時空間利用的靈活性,高能量密度的大尺寸電池,大多自動化程度低,制程等不良帶來的成本很高,一致性差,且一旦失效,后果可怕。
目前,圓柱電芯的優(yōu)勢很大程度上得益于尺寸標準化、產(chǎn)品成熟度與成本競爭力,與標準化一定是強相關(guān);更大的圓柱26/32等一直未能成為主流;呼之欲出的新尺寸20 / 21,是市場自身多種因素的測算平衡和基于18650現(xiàn)有優(yōu)勢的兼顧的選擇!
什么類型的鋰電芯更適合?
單位體積容量與循環(huán)壽命、倍率、安全性是強相關(guān)因素: 容量每提升10%, 循環(huán)壽命大約會降低20%;容量每提升10%,充放電倍率降低30-40%;容量每提升10%,溫升大約會提高20%,且呈幾何級上升 ;能量密度越高, 安全性風(fēng)險越大 。
18650用523+石墨體系,按新國標,1C做到2.4AH已到了設(shè)計的極限,更高能量密度的材料(NCA、811等)本身穩(wěn)定性和制程控制,不是想象的那么容易 。所以,暫時還不太好用,但貴很多……
圓柱18650鋰離子電池發(fā)展面臨的諸多挑戰(zhàn)
電池能量密度要求不斷提高,提高了材料成本:a. 新材料如NCA、硅碳等新材料供應(yīng)鏈尚不成熟,成本高,供應(yīng)難以穩(wěn)定; b. 新材料制程對環(huán)境要求高,固定資產(chǎn)投資高,能耗巨大;單體電池容量低,PACK成組技術(shù)要求和成本偏高; 單體電芯最多適應(yīng)正單、負雙極耳結(jié)構(gòu),而且對能量密度影響較為顯著; 高曲率部分比率較大,循環(huán)壽命受到較大影響; 高能量密度與高倍率充電同時要求時,設(shè)計空間已到極限。
更大直徑圓柱鋰離子電池將成為必然趨勢 :20/21相對18是更好的選擇
同體積下,能量密度優(yōu)勢 :適當(dāng)增加直徑和高度可以獲得更多的有效體積。
帶來的好處: a.適當(dāng)提高能量密度情況下,可以選擇常規(guī)材料,穩(wěn)定、性價比高; b.可以適當(dāng)進行多極耳機構(gòu)設(shè)計降低內(nèi)阻; c.同樣能量密度下,可以選擇快充特性石墨,改善快充性能; d.高曲率部分比率降低,延長電芯循環(huán)壽命; e.單體電芯容量增大,降低Pack成本;
多極耳結(jié)構(gòu)設(shè)計:可以實現(xiàn)低內(nèi)阻(ACIR或DCIR)。
低曲線率區(qū)域比率增加:循環(huán)壽命延長 。
1.從上圖可以得到,21700在不同的型號中高曲率點所占的比例是最小的,20650適中,而18650最高。
2.當(dāng)電池在循環(huán)過程中如出現(xiàn)惡化時,在曲率最大點開始,而21700由于其所占的比例最小,故對循環(huán)性能的影響也是最小。
相同容量的PACK包在相同安全距離設(shè)計下,20系列體積能量密度比最優(yōu), 重量能量密度21最佳。
新標準來襲,天鵬的選擇
新廠投入巨資,投入日韓最先進生產(chǎn)設(shè)備,從投料到挑選完全實現(xiàn)自動化,4條200PPM的自動化產(chǎn)線。 兼容性產(chǎn)線,日產(chǎn)100萬只20650/21700,2017年4月實現(xiàn)量產(chǎn)供貨,雖然20/21的直徑為使用成熟材料體系延長了周期,仍然最為嚴苛的環(huán)境控制,以確保我們儲備多年的高容量產(chǎn)品技術(shù),在安全可靠的環(huán)境下實現(xiàn)量產(chǎn),更為供應(yīng)鏈的成熟化賦予了一定時間。
為什么20650/21700,而不是20700?
18650到新尺寸的過渡,大部分現(xiàn)有電池包可以在直徑上輕易切換,成本低速度快,而65-70的高度變化,會帶來現(xiàn)有電池包模具棄用的麻煩; 利用自身市場優(yōu)勢,20650中大倍率電池的量產(chǎn)已經(jīng)超過一年半,培育了20650次級品市場并已經(jīng)初具規(guī)模,可以更快實現(xiàn)垂直產(chǎn)業(yè)鏈層面的成本優(yōu)勢。 給客戶提供更大單體(21700)和更少尺寸變化但同時具備高的空間利用率(20650)兩種選擇。
