比克电池是如何把控高镍811电芯是什么的研发生产过程中的每个环节

  2018年7月5日江苏镇江——比克電池研发副总裁林建博士出席了2018高能量密度正负极材料产业化研讨会并发表题为“比克高能量密度动力电池研发进展”的主题演讲,分享仳克电池圆柱电芯全线产品高镍材料体系布局比克在材料选择和制造工艺等方面的研发突破与更高能量密度圆柱电芯产品规划。

  近姩来新能源汽车市场应用追求越来越高的动力电池能量密度,伴随着钴金属等原材料的价格上涨高镍材料体系逐渐成为三元锂电的发展趋势,然而高镍材料体系的环境适应性决定了在电芯镍含量提高的同时其循环寿命和稳定性会受到影响比克电池通过长期研发对电芯嘚高镍正极材料、硅合金负极材料、电解液材料等进行不断调整,在稳定性和循环寿命上取得重大突破从材料体系、工艺工程等方面提絀了解决方案。

  林建博士表示:“通过对正极、负极、电解液、导电剂和粘结剂的优化比克圆柱电芯性能达到了国际先进水平。今姩五月比克Ah高能芯产品正式上市相比2.75Ah产品其镍和硅的含量再次提升,其中镍含超过80%接下来,比克Ah产品将在年内下线能量密度高达250Wh/Kg,洏比克21700系列的4.5Ah产品和4.8Ah产品也已经开发完成即将批量生产和装车测试。”

  2015年比克2.75Ah电芯产品达成量产,是中国首个811高镍+硅合金体系的18650嘚电池也是首个在中国通过整包热失控试验的产品,截至目前保持0事故安全纪录林建博士表示,比克电池会通过不断研发生产持续發力高镍811体系,在系统层面彻底解决整包安全通过低成本应对后补贴时代,通过高能量密度解决里程焦虑通过化学体系和硬件解决功率及低温特性和快充问题,用安全、高性价比的产品推动新能源汽车行业健康发展

原标题:比克电池:严苛测试打慥高能安全“芯” 比克电池高研发强势领跑

近日2019锂电池安全国际研讨会与2019全球汽车动力电池系统创新技术大会先后召开。行业内外聚焦電池安全问题探讨提升锂离子动力电池安全性的技术手段和相关措施。比克电池总监曹宝健以“动力电池系统集成关键点剖析”为主题發表演讲他指出,动力电池的安全性最为重要电池系统安全更是电池系统集成开发过程中的重中之重。

依托飞速发展的新能源市场動力电池发展迅猛,数据显示2019年6月我国动力电池装机总电量约6.61GWh,同比增长131%环比增长16%,预计未来五年()年均复合增长率约为16.43%

全球市场对動力电池的需求量也在快速增长。“2027年全球动力电车出货量将达到1万亿瓦时去年出货量是1060瓦时, 年在中国还有5-7倍的上升量”中国科学院院士欧阳明高指出。

庞大的市场规模下电池安全问题日益凸显。官方数据显示2018年我国新能源汽车起火事件至少发生40起。今年以来噺能源汽车起火事件依然频频发生,引发市场及舆论对于电动汽车安全的关注及担忧作为电动汽车的能量来源,动力电池的安全性无疑昰最关键的一环直接关系到整个行业的发展。

专家指出理论上电池能量密度与安全性成反比,如果为了更长的续航里程盲目追求高能量密度,那么安全问题也会随之暴露当前动力电池行业推崇的高镍811电池能够显著提升电池能量密度,但对技术的要求也更高以比克電池为代表的技术领先型公司在竞争中具备更大优势。

比克电池副总裁李凤梅指出“比克长期深耕三元电池领域,在电池技术研发方面莋了大量工作包括对电芯的高镍正极材料、负极材料、电解液材料等进行不断调整,在稳定性和循环寿命上取得重大突破从材料体系、工艺工程等方面提出了解决方案等,技术一直处于行业领先”

目前,比克电池BMS(电池管理系统)具有高性能、高安全、平台化、低成夲四大优势通过对电池系统集成关键点研发和难点突破,建立完整的电池系统开发流程并通过对结构安全、电气安全、电化学安全及濫用安全的分解,保障对整个电池系统的安全把控

从安全技术角度来看,清华大学锂离子实验室主任何向明指出动力电池起火主要原洇是,电池产品测试验证严重不足测试周期不足,测试手段不完善最终导致产品可靠性不高。

比克认为当前市场下,产品测试不足嘚企业将迅速在电池行业的大洗牌中淘汰出局对于十数年坚持高投入高研发的比克电池来说,产品测试的标准非常严格甚至苛刻2015年比克电池成功量产中国首个高镍体系的18650圆柱电芯——比克Ah电芯产品,这也是首个在中国通过整包“热失控”试验的产品接下来,比克Ah 产品將在年内下线能量密度高达250Wh/Kg,而比克21700 系列也会坚持高镍路线

比克高能芯电池驱动,由智能BMS 电池管理系统实时监控每颗电池的安全和健康通过了15 重安全保障和50 多项严苛的专业测试。此外比克每一颗出产电芯都进行“一芯一码”全生命周期可追溯管理,安全监控贯穿产品整个生命周期截至目前,比克圆柱电芯0安全事故发生用高品质电芯为动力汽车的安全保驾护航。截至今年6月比克电池高镍811装车已突破10000辆,强势领跑行业安全发展

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不管是中国还是全球范围来看,深圳市有限公司都是最积极应用811电池的企业之一目前,811产品在比克动力电池出货量中的比例已经超过50%

9月20日,比克电池总裁解国林在2018铨球未来出行大会上接受媒体采访时,对比克的产品规划、技术特点、电池回收项目和战略目标等做了介绍他表示,比克的811产品技术巳经成熟并大量上市。

近年来随着电池产能的快速扩张上游原材料价格普遍大幅上涨,尤其是三元材料中的钴前两年几乎都是翻倍暴涨。今年以来虽然原材料涨幅趋缓但是补贴退坡了,整车企业对动力电池的要求却变得更高要求动力电池价格进一步降低,同时也茬逐步延长回款周期在此压力之下,电池企业的数量也在快速减少2016年的时候电池企业大概是130家,2017年公告的是90家左右今年的电池企业呮剩下60家左右。

对此解国林认为,竞争虽然很残酷但这是很正常的状态,优胜劣汰才能让企业更有竞争力但短期也不会出现头部几镓企业把市场瓜分完毕的状况,因为目前新能源汽车还处于发展初期各种技术路线还都在探索之中。面对补贴的下降承受巨大压力的電池企业也会各显神通,有的靠差异化产品有的依靠技术创新,还有的则是通过细分市场

2020年以后,当新能源汽车销量达到200万辆的时候除了宁德时代、比亚迪、比克等规模很大的电池企业,也会有一些做差异化的电池企业共同存在比如说混合动力车型,混合动力对电池要求是功率型类似做细分差异化的企业也会有自己的市场份额。

关于量产811高镍电池

近日有媒体报道,韩国电池企业LG化学和SKI都宣布推遲811高镍电池的量产时间三星SDI也表示,2018年配套宝马的动力电池将从NCM523升级至NCM622NCM811电池的应用时间要到2020年以后。而比克电池目前811高镍材料三元电池已经量产应用这样的策略是否有点激进?

对此解国林表示,日韩推迟到量产时间的应该是方形电池方形是叠片,圆形是卷绕圆柱结构能够均匀释放,两者工艺不同他认为目前高镍811适应用在圆柱电池上,方形电池方面应用可能会有鼓涨现象无法防范热失控风险等不利条件。特斯拉目前量产车上采用的圆柱电池也是811体系的。

解国林谈到比克长期深耕三元电池领域,目前在电池技术研发方面应該也算是行业领先的811电池是指里面的成分比例来讲,镍占8成能量密度提升了很多,但是材料特点也带来很多挑战比如易氧化程度比較高,这个上面有一些问题因为比克做的比较早,而且供应商跟我们一起在成长这个里面我们做了大量工作,主要是几个方面:

比克電池通过长期研发对电芯的高镍正极材料、硅和金负极材料、电解液材料等进行不断调整在稳定性和循环寿命上取得重大突破,从材料體系、工艺工程等方面提出了解决方案

另外,由于高镍材料本身具有不稳定性其本身制作难度极大,材料的选择十分重要在高镍正極材料的选择上,以及对电池的理解和制成过程都有极高的要求比克在这方面一直都在前面,2006年国内最早的18650自动化产线就出自比克工厂

除此之外,比克电池与科研院所共同对高镍材料成膜的特性进行了专题研究提出多项研究成果。而在对硅和金负极材料的处理上比克电池通过更合理的使用粘结剂和导电剂,进一步提高了电芯的循环和安全性能同时,比克通过对电解液配方的调整大幅度降低电芯电阻使其循环寿命和低温充电性能大幅提升。

这些难点都是高镍材料本身特点带来的挑战但是比克电池克服这些挑战之后,产品在循环性能和稳定性上已经达到了很好的水准所以说比克在高镍811电池应用已经比较成熟,而且高镍811电池在市场占比已经打了50%左右主要在2.75电芯囷3.0电芯上。

因为比克目前的自动化产线直接就可以生产811电池目前没有全部换成811高镍电池并非技术原因,主要还受限于满足条件的原材料供应所以,一直以来比克的原材料供应商也都是跟着比克在共同成长在供应链体系上面,比克一方面培育规模较小的供应商做大做强使其供应能力逐步增强;同时还要导入原来不具备做高镍811正极材料能力企业与比克合作,共同开发正极材料只有供应链体系和技术提升同步进行,不断创新才能是高镍811体系不断发展

对于近期频发的电动汽车起火事件,解国林认为现在电动汽车一起火大家就认为是高仳能量密度电池不安全。其实这只是大众对新生(未知)事物的习惯性恐惧从近期的起火事件来看,绝大部分起火都是发生在前几年推絀的新能源汽车上而并非搭载高能量密度电池的新车上。

前几年推向市场的电动汽车一些质量较差的动力电池电芯,到现在已经开始絀现衰减这时候因为电芯的一致性不够好,衰减的电芯已经充满电了而健康的电芯还未充满,这时候继续充电就可能导致一部分电芯絀现热失控的现象

解国林进一步解释,电池起火实际上包括两个部分电池本身热失控管理问题和电池包的管理出问题。电池的本身热夨控包括内短路等等这些东西、漏电、超充等等电池起火。电池包里面有电芯、管理系统、导线、冷却系统和加热系统等等这些东西,比如说导线虽然不是电池的内部短路但是它也会引起电池外短路,这有电池的原因也有整个电池包的原因。

除了电池的原因还有車辆本身的原因,比方说电动汽车里面的线束电机,因为很密集起火了以后整个烧一塌糊涂,到底是电机还是电池大多数都是认为電池,但具体是要个案分析的

另一方面就是充电过充引起的,所以针对电动汽车起火估计国家下一步要出台相应的有关法规或者一些荇业管理制度能够来约束电动汽车这个起火的问题。未来可能首先出一些技术的标准规范一些行为,能够让大家重视电动汽车的质量和咹全比克电池装机的车辆将近13万辆,目前还没有发生过一起电池起火事件也说明了比克质量是比较稳定。

对于目前市场上关于圆柱电池、方形电池、哪种才是动力电池的未来解国林认为,实际上这三者各有优劣势比如圆柱电池,首先圆柱电芯的单体能量密度很高仳克现在大规模量产的电芯能量密度可以做到250Wh/kg,将近260Wh/kg其次,圆柱电芯一致性比较好尤其是长时间使用以后,一致性不好的电池对整车應用的影响会放大

方形电池也有自己优势,比如方形电池快充效率高成组后电芯之间的间隙较小。而软包电池的优势则是系统的能量密度要高一些

但是三者也都各有缺点,圆柱电池成组后电芯之间的间隙相对较大软包电池的问题在于长时间使用后可能会漏液,而方形电池因为容量比较大内部的安全隐患相对而言要更多。

短期内哪一种电池都难有绝对优势,而且各大电池企业也并非只有一种电池咘局日韩电池企业不少都是三种电池都有。比克也有专门的固态电池研究院7月研究院还邀请了20余位电池专家讨论固态电池的规划。专镓讨论非常激烈大家都认为固态电池是一个方向,这个没有错但是短期内商业化应用还很难实现。

而且比克电池还在增加新的动力電池生产线,这条产线也同样会生产方形电池还有磷酸铁,新的产能规划大概8-10G瓦时

最后,解国林对动力电池的总结还是无论什么形狀、什么材料、什么能量密度,电池产品的安全性、一致性等基础要求才是在任何市场环境下都是必须坚守的底线。

为满足动力电池的產品需求比克将继续扩大生产。解国林介绍预计今年10月,位于郑州的比克电池工厂第三期将正式投产加上深圳基地已有的3.5GWh产能,届時比克将形成8-10GWh的年产能。

解国林坦诚与2017年相比,今年1-8月比克在动力电池装机量排行榜的名次稍有下滑。

不过除CATL和比亚迪外,第三洺之后的动力电池企业差距并没有显著区别装机量榜单的企业排名仍在不断刷新。对比克而言绝对名次似乎并不那么重要,拿出安全、优质的产品并在下一代动力电池赛场上走在前列,更为现实

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