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ag九游会j9三杰新能源宋泽斌:高倍率锂电池技术进



  4月15日,在山东枣庄高新区召开的2021第二届下一代电池技术与市场应用研讨会上长虹三杰新能源有限公司副总经理宋泽斌发表了题为《高功率锂离子电池的发展和未来》的主题演讲,分享了高功率电池的技术特性、电池的技术难点、应用领域、未来市场前景、型号导向等,电池网选取了其部分精彩观点,以飨读者:

  宋泽斌介绍,高功率电池具有快充快放能力、高抗震动性能、高安全性、高一致性等技术特性。

  快充快放能力:直流电机从感应电机、有刷串激电机向无刷电机转变,电机功率从100W升高至500W左右,从而对锂电池的放电功率提出更高的要求。同时,一机多用及成套复合电动工具越来越多,同一电池包需要同时兼容不同的充电器及放电工具,因此充、放电电流的兼容范围需越来越广。

  高抗震动性能:电动工具如电锤、电钻、往复锯等在工作中如冲击钻孔,砂磨、切削、开孔、抛光等均会产生高强度的振动情况。部分工具电机转速达20000r/min的情况下,本身会产生极大的高频振动,此时做为部件的电池必须能够满足在此种情况下没有焊接、极耳断裂等导致失效的风险。

  高安全性:高倍率电池特别是吸尘器一般是在室内充放电使用,若出现安全问题直接会导致财产生命损失;同时出于轻便性和成本的考虑,使用的管理系统相对简单,失效的可能性高;从而对电池的安全性提出更高要求。

  高一致性:电动工具行业是由国际一线厂家主导的行业,因此往往对电池的不良有极其严格的要求,最主要是表现在电池的一致性上,如自放电、容量、内阻、高温存储等方面的一致性。高一致性意味着从来料管控、生产装配、制程控制、出货检测各方面必须有严格的管控能力,软硬件支撑。因此,自动化、规模化是最基本的制程要求。

  关于高倍率电池的技术难点,宋泽斌认为,主要表现在功率与能量密度的同步提升、优异高低温性能兼顾、高产品一致性要求上。

  功率与能量密度的同步提升:功率与能量密度在电池体系中往往是相互冲突的两个指标,而高倍率电池的使用方式决定其对使用时长必须进行持续的改进以提升用户的体验。因此高倍率电池往往需要通过对产品设计、材料改性等新技术的更快导入来持续提升产品的竞争力。目前使用的电机及充电器功率越来越大,且电池的数量一般在10只以内(5串2并),当电机使用在500W以上的,单只电池在正常使用时电流一般要达到20A-30A,且在启动及堵转时持续电流达到50A以上。在电池容量方面,随着能量要求的不断提升,18650电池从最初的1300mAh、1500mAh逐步提升到目前的2000mAh、2500mAh,未来会提升到3000mAh以上。

  优异高低温性能兼顾:电动工具的工况需要兼容-20℃~80℃的温度使用范围,同时由于电池在使用时由于大电流会导致电池本身产生大量的温升。而在同一种化学体系内,高低温是相互矛盾的存在,高温性能的提升往往意味着低温性能的降低,因此在高倍率电池上需要同时克服高低温的性能缺陷是一个较大的挑战。

  高产品一致性:高倍率电池的客户往往是全球品牌,其品牌地位要求对电池一致性有极高的要求;同时高倍率电池的应用工况等特点决定电池系统必须要有很高的一致性,从而也就使电池工厂对电池的设计、生产、装备,精细化管理有更高的要求。

  在高倍率电池的应用领域方面,宋泽斌表示,主要有电动工具、园林工具、吸尘器等方面,且国产替代不可逆转。

  一是日韩电池厂重心转移腾出市场空间。随着电动汽车新能源的发展,内含电芯厂更多的产能去供应特斯拉等电新能源汽车市场,目前这种情况仍在加速,高倍率电池市场的应用范围及规模也在不断扩大,高倍率细分领域典型的市场,高速发展。

  二是国产电芯的进步较大,后发优势明显。宋泽斌进一步分析称,高倍率国产电池技术技术在最近几年,有非常的明显的进步,特别是在2500mAh以下型号方面,与日韩电池的性能基本没有差异;同时国产电子厂在装备引进方面力度不断加强,更新的生产线意味着更高的效率,更精确的控制,更好的产品一致性;相比日韩大部分仍是早期设备,国产电池未来在产品一致性及生产效率上,反而会存在一定的优势。

  三是全产业链带来的性价比优势。这几年,随着新能源产业的发展,国内正极、负极、电解液、隔膜等各种关键材料方面,都非常充裕的供应和价格优势,因此后续在稳定的规模化生产和性价比方面有着日韩电池产品不可比拟的优势。

  在高倍率电池型号选择方面,在宋泽斌看来,由于高倍率电池本身发热量极大,且应用在高强震动的环境下,因此对电池的结构稳定性和抗震有非常高的要求。圆柱电池在热胀冷缩,抗震动等方面,有其他电池不可比拟的优点,因此目前多串并高倍率电池选用时,圆柱外形仍是首选。

  其中,18650圆柱电池是电动工具厂最先采用的型号,目前生产效率最高,应用最为广泛,本身的轻便性也较好,未来仍然是高密度电池的主流;某些应用领域,能量密度越来越高的要求,21700圆柱电池也渐渐也会成为一种趋势;更大的尺寸则会由于散热和重量的问题,在高倍率领域短时间内采用的可能性不大。

  在高倍率电池正极材料选择方面,由于磷酸铁锂能量密度低低温性能差,锰酸锂的高温较差,钴酸锂价格较高且安全性能相对三元较差都不适宜在高倍率上使用;目前高倍率电池主要以三元材料为主,常见的是5系及8系材料。

  最后,宋泽斌还介绍了三杰新能源的相关情况。三杰新能源创立于2014年,位于江苏省泰兴市黄桥镇,公司一期项目建筑面积4万㎡,投资超过人民币5亿元;二期项目总投资5亿元,建设国际前沿的200PPM全自动化、智能化、信息化相融合的现代化制造车间,实现高度自动化生产。

  宋泽斌透露,三杰新能源去年的销售额约10亿元,今年的目标是达到15亿元左右。公司每年销售收入5%用于科研投入,客户主要是电动工具、园林工具、吸尘器行业,目前锂电池日产能80万只,产能基本饱和。2021年,随着三期工程、绵阳项目等量产,三杰新能源规划日产18650电池120万只,日产21700电池40万只。

  4月15日,由枣庄国家高新技术产业开发区、电池网主办的2021第二届下一代电池技术与市场应用研讨会顺利召开,来自电池、新能源产业链各环节核心企业代表、科研院校专家、研究机构领军人物、媒体代表等近150位嘉宾齐聚山东枣庄,共议锂电池产业的升级之路、固态电池的量产之路、燃料电池的商用之路、最具投资价值的下一代电池技术等,就下一代电池的产业技术现状和未来发展方向进行探讨。

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