利维能副总经理闫建忠:圆柱电池助力两轮车换电安全出行

彬彬评商业 2024-06-26 19:40:38

“锂钠同行 换电之城”引领安全出行新时代,2024年6月25日,由起点研究、起点锂电、起点钠电、起点充换电平台联合主办的“2024起点锂电&钠电两轮车换电大会”在深圳宝安登喜路国际酒店正式举办,现场超600+两轮车换电、锂电池、钠电池、整车等全产业链相关领先企业嘉宾代表齐聚现场。

在下午电池专场:两轮车电池新国标时代中,利维能 副总经理 闫建忠发表了《圆柱电池助力两轮车换电安全出行》的主题演讲。

利维能 副总经理 闫建忠

以下为演讲内容:

闫建忠:各位专家,各位同仁:下午好!

首先感谢起点的邀请。

在公司成立初期就布局了两轮车,今天的主题是两轮车换电,这块与电池的属性相关。前面听了很多专家的报告,大家对换电的痛点就是安全。反过来说,因为我们用的电池是化学能转换电能,无论是锂电,还是钠电,能量密度比较高,如果做不好就涉及到安全,这与产品的属性有关,一是能量密度高,二是安全性要求高。

我给大家分享的报告是《圆柱电池助力两轮车换电安全出行》,主要是结合利维能的工作与大家进行分享,重点介绍一下利维能对两轮车的解决方案。

这是两轮车换电市场的现状,痛点就是安全,换电也是为了解决安全。我们是做电池的,针对两轮车的应用场景,特别是环境恶劣、充放电频次比较高,这个电池的应用场景在我们涉及到的场景里是最恶劣的,比如3C、乘用车领域,它的场景条件都要比两轮车温和。

电池怎么做到安全,特别是强调本征安全?重点介绍一下利维能的解决方案。

这是从材料角度,列举了市面上可以市场化的材料,有几个维度,一是能量密度,二是成本,三是安全性。右边是材料的结构,星恒一直坚持锰酸锂结构,它的结构比较稳定,成本也比较低,能量密度稍微差了一些。还有橄榄石结构和尖晶石结构。总体上,我们发现,铁锂、锰铁锂、锰酸锂,从安全上是最好的。当然,我们现在也提到钠电,钠电也有这样的路线,磷酸盐系或者是硫酸盐系。

从满电的热失重特性来看,就涉及到安全,我们认为刚才讲到的铁锂、锰铁锂、锰酸锂的结构比较稳定,当然钠电里面的聚阴离子聚磷酸盐系、聚硫酸盐系有大的阴离子根,相对来说就比较困难一些。

从图上来看,失重越大活性氧释放量越多,结构失稳越严重,氧作为助燃及,材料热稳定性越差。橄榄石类结构热稳定性最好。

这是电池结构对PACK的影响,圆柱电池里面几乎没有膨胀,径向膨胀几乎为零,无机械应力,结构最容易实现标准化,结构简单。软包电池和方壳电池,厚度存在形变,需要拘束力,抑制单体机械应力需要结合使用场景,场景多样性增加设计复杂性,结构相对复杂。

26700是在这样的条件下,兼顾性能与成本,可以保障安全性,性价比比较高。

这是从材料到结构,再到电池重要的部件电极的考虑。我们都知道,电池在设计的时候会考虑到NP比,这个NP比是动态的,而不仅是初始的。我们列出了3种衰减速度,负极的衰减速度大于正极就存在电池的安全问题。锂电池在使用过程中,越使用是越安全的,随着容量的衰减,储存的能量越来越低,但是为什么市面上这么多电池使用之后安全性变差?这就与刚才我所说的模型有一定的关系,负极的设计不对,衰减速度大于正极的衰减速度,后期就变成锂电池,锂电池不可充,或者是可充性非常差,就导致了电池使用差异。

这是针对26700做的,定制了“四化”(生产自动化、管理信息化、物流智能化、环境标准化)水平的车规级电池生产线,稳定提供高一致性和可靠性的电池产品。

这是我们一致性的指标,从OCV、内阻、容差、K值的控制水平和配置方案之间的对比,26700采用先进成熟的高自动化工艺,批次内一致性好,保障配组质量可靠性。

这是电池的循环,这是1C1C的循环,从循环图上可以看出,1500周之后还可以达到90%的剩余容量。从趋势上讲,我们是按照80的截止容量来算,可以达到3千周。右边是我们的模组,48V20Ah的模组,1100多周可以接近90%的容量。为什么我们要讲寿命?所谓的可靠性跟安全性是有一定的关联,如果它的可靠性得不到保障,对成组之后的电池安全性产生很大的影响。关于可靠性和安全性的关系,因为时间关系不再展开说明。

这是电池安全性的测试,新国标里面有1.5C的过充,我们没有放,这肯定是可以过的,因为圆柱过充非常简单,但是针刺有新的要求,我们也可以通过这个标准,这是我们两款有代表性的产品,一是26700的5Ah,这是业界容量比较高的磷酸铁锂电池;二是磷酸锰铁锂4Ah的产品。

电池的安全性,从模组看,模组也是非常重要的,我们做了很多的工作,特别是热传输和过流方面都用热仿真技术来进行。

这是我们对新国标的识别,有22项,有7654的顺序,针对右边写到的6种,特别是过充电、外部短路、过流放电会有单一故障条件下的要求,这是对电池组有双重保护。

耐高温识别,主要是便于电池组的追溯,一旦出现问题之后有一个追溯。

这是我们针对国标设计的4820到40的模组方案。我们现在已经出货3亿只,累计容量达到4.5个GWh,我们做到了0安全事故。

这是两轮车的技术路线,结构上是用圆柱的形态,路径有铁锂、锰铁锂、钠电体系,钠电重点跟踪聚阴离子。

最后介绍一下公司。

利维能是2018年成立,2020年26700达到月产能500万支,2022年营收突破10亿。这些是我们合作的客户,这里面就有两轮车的品牌。换电,前年、去年在碳酸锂价格高的时候,我们与上海一家运营商进行合作,有几万组电芯在上海市场使用,通过现在反馈的结果来看,3年来,剩余容量还有90%,也没有出现安全事故。

以上是我的分享,谢谢!

注:上述内容根据速记整理,未经演讲嘉宾审核,如有问题,请联系活动组委会!

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