中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：今日上午的大會(huì)則主要圍繞“動(dòng)力電池技術(shù)及應(yīng)用探討”主題進(jìn)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(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)——從18650到20650/21700”的演講。
電動(dòng)汽車(chē)資源網(wǎng)整理陳璇演講的主要內(nèi)容如下:
無(wú)論對(duì)于小型圓柱電芯用于EV有多少爭(zhēng)議,18650由于高能量密度和高性?xún)r(jià)比,成為越來(lái)越多乘用車(chē)和物流車(chē)的重要選擇。18650的優(yōu)點(diǎn)是成熟度高、一致性高、能量密度、成本、排布柔性高 ;缺點(diǎn)是數(shù)量多,pack難度高,質(zhì)量控制點(diǎn)多。而更大的單體電芯可以通過(guò)改變內(nèi)部設(shè)計(jì),大幅度 提升壽命、倍率等,也讓Pack看起來(lái)更容易,但也同時(shí)會(huì)大幅降低能量密度(體積和重量),降低了組裝時(shí)空間利用的靈活性,高能量密度的大尺寸電池,大多自動(dòng)化程度低,制程等不良帶來(lái)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(shì)很大程度上得益于尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品成熟度與成本競(jìng)爭(zhēng)力,與標(biāo)準(zhǔn)化一定是強(qiáng)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(chǎng)自身多種因素的測(cè)算平衡和基于18650現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)的兼顧的選擇!
什么類(lèi)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(qiáng)相關(guān)因素: 容量每提升10%, 循環(huán)壽命大約會(huì)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(huì)提高20%,且呈幾何級(jí)上升 ;能量密度越高, 安全性風(fēng)險(xiǎn)越大 。
18650用523+石墨體系,按新國(guó)標(biāo),1C做到2.4AH已到了設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)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(fù)雙極耳結(jié)構(gòu),而且對(duì)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(shí)要求時(shí),設(shè)計(jì)空間已到極限。
更大直徑圓柱鋰離子電池將成為必然趨勢(shì) :20/21相對(duì)18是更好的選擇
同體積下,能量密度優(yōu)勢(shì) :適當(dāng)增加直徑和高度可以獲得更多的有效體積。
帶來(lái)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?xún)r(jià)比高; b.可以適當(dāng)進(jìn)行多極耳機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(jì):可以實(shí)現(xiàn)低內(nèi)阻(ACIR或DCIR)。
低曲線(xiàn)率區(qū)域比率增加:循環(huán)壽命延長(zhǎng) 。
1.從上圖可以得到,21700在不同的型號(hào)中高曲率點(diǎn)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(guò)程中如出現(xiàn)惡化時(shí),在曲率最大點(diǎn)開(kāi)始,而21700由于其所占的比例最小,故對(duì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)來(lái)襲,天鵬的選擇
新廠(chǎng)投入巨資,投入日韓最先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備,從投料到挑選完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,4條200PPM的自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)。 兼容性產(chǎn)線(xiàn),日產(chǎn)100萬(wàn)只20650/21700,2017年4月實(shí)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(zhǎng)了周期,仍然最為嚴(yán)苛的環(huán)境控制,以確保我們儲(chǔ)備多年的高容量產(chǎn)品技術(shù),在安全可靠的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),更為供應(yīng)鏈的成熟化賦予了一定時(shí)間。
為什么20650/21700,而不是20700?
18650到新尺寸的過(guò)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(huì)帶來(lái)現(xiàn)有電池包模具棄用的麻煩; 利用自身市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),20650中大倍率電池的量產(chǎn)已經(jīng)超過(guò)一年半,培育了20650次級(jí)品市場(chǎng)并已經(jīng)初具規(guī)模,可以更快實(shí)現(xiàn)垂直產(chǎn)業(yè)鏈層面的成本優(yōu)勢(shì)。 給客戶(hù)提供更大單體(21700)和更少尺寸變化但同時(shí)具備高的空間利用率(20650)兩種選擇。
