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寧德時代林永壽:電動車動力電池系統高度集成關鍵技術

原標題:寧德時代林永壽:電動車動力電池系統高度集成關鍵技術

2020年10月16日-17日,「第五屆動力電池應用國際峰會(CBIS2020)暨首屆中國新能源新材料(寧德)峰會」盛大開幕,在主題論壇4上,寧德時代新能源科技股份有限公司乘用車解決方案部 總裁林永壽發表了關於「電動車動力電池系統高度集成關鍵技術」的精彩演講。

以下為演講實錄:

各位領導,各位專家,各位來賓,早上好!我是寧德時代新能源的林永壽,首先,感謝大會組委會給我這麼一個機會讓我今天有幸站在這裏跟大家介紹一下我們的一些規劃。我今天報告的標題是「電動汽車電池系統高度集成關鍵技術」。

拿一個東西讓大家看一下,年輕一代可能沒有見過,這個是摩托羅拉1973年量產,1987年進入中國市場,當時叫做大哥大,因為當時只有黑幫老大能買得起,當時售價人民幣2萬元。我記得1987年拿到薪資一個月57元,說明這個時候拿到這個是一種身份的象徵。我們再看看現在拿的是智能手機,一個人一個以上,兩個、三個,這個就是因為高度集成技術。所以我今天要說得是高度集成技術是電池系統發展的必然趨勢,不但體積變小、功能變多,關鍵價格也變低了,每個人都能買得起。所以這是我今天要講的主題,怎麼採用高度集成技術引領新能源汽車行業發展。

首先跟大家共同探討一下,怎麼把電池系統做好?我們提出電池系統三要素,要把一個電池系統做好,第一要素電芯要好,沒有電芯這個系統就不行。第二要素是系統架構要好,沒有好的系統架構,這個也是空話。除了這個以外,還有第三個更重要的叫做製造,怎麼把電池系統製造好。我們把這三個要素通俗稱為「一個中心、兩個基本點」,便於大家的記憶,我今天的報告圍繞這個來展開。

一個中心,首先是電芯,電芯是至關重要。怎麼把電芯做好,我們把電芯比做一盤菜,我們就是廚師。廚師要把這盤菜做好,首先原材料要選好。在座的很多是材料廠,你們也是電池系統,電芯原材料的核心部件。所以我們首先從材料特性、可靠性、安全性、電池性能等等採用高通量的計算模擬得出了一個初步結論,然後再進行驗證,最後把它組裝變成我們的電芯。我們通過高通量的計算,右邊這個圖可以看到,最近我們剛剛公佈了下一代的新型無金屬材料,除了鋰金屬以外,陰離子部分是沒有金屬,是非金屬,做出來的電芯可以達到500瓦時每公斤(而現在的三元材料,含鎳、鈷、錳金屬)。希望無金屬電池以後可以比擬固態電池,甚至更好一點。前面說了通過模擬計算可以做出不同的電芯,不同的組合,終端客戶到底喜歡什麼東西,喜歡什麼樣的菜,剛才楊院士談到了快充的重要性。我是負責乘用車解決方案部,專門跟客戶推廣我們的產品,也就是技術銷售。所以我見到了大量的客戶,他們很認同這個觀點,歐洲幾個客戶跟我說未來最好是里程短一點,充電速度快一點,又便宜、又方便。所以快充我們把它看成是非常重要的一個技術。我們這裏面提出來4C的快充,要達到這樣一個電池根本還是把材料做好。所以我們把石墨材料進行改性。前不久我們發佈了一個技術,16年200萬公里,電動車保值問題是人人擔心的,怎麼把電動車做得保值率高,也就是壽命很長。我們開發的這個產品就可以達到這個目標。實際上我們這個產品開發初衷並不是為這個,我們知道儲能一般的要求是25年的壽命,所以我們前幾年開發的這個產品是為了儲能使用,這個產品已經在福建一個儲能項目落地。要達到這個技術,做成1500次循環無衰減,我們同樣也是從材料出發,解決鋰的消耗。我們知道電池的衰減,特別磷酸鐵鋰的衰減,主要是鋰離子在陽極的衰減。所以我們解決了陽極材料,低鋰消耗的陽極材料,同時結合電解液的優化,還有磷酸鐵鋰的優化,達到了這個目標。所以,所有的電池的性能離不開原材料的開發。這是剛才說得一個中心的重要性。

我們再說第一個基本點,就是系統架構。這個就是一個系統架構的路線圖。剛才楊院士也提到了我們企業要做好技術規劃,我們應了國家的號召要把這個規劃做好,未來五年,甚至十 年的規劃。剛才前面說了高度集成的重要性,整個思路就是沿著高度集成的思路開發。我們早期做的電池包很小,模組PACK續航150公里,體積效率35%。後來開發了355的模組,再後面390、590,模組逐漸變大。後來發現可以做結構創新,去掉模組,所以我們提出來CTP技術。2017年,磷酸鐵鋰100%使用CTP技術,主要商用車使用。CTP技術提升了體積能量密度和重量能量密度,價格逐漸降低。昨天我們董事長已經展示了一個影片,就是無熱擴散技術。我們明年推出無熱擴散的CTP技術。未來,我們會進一步研發更高集成技術,所以我們提出來CTC技術,可以達到1000公里。

下面對CTP技術做一些簡單介紹。左邊這個圖是傳統的PACK,右邊這個圖就是CTP。CTP好處在於零部件減少、空間利用率提高、能量密度提高、同時價格跟著降低。通過CTP可以做到不同特性的CTP技術。首先可以做到安全,剛才前面說得無熱擴散在CTP直接應用。第二個熱效率提升。第三個我們知道電池的膨脹是一個問題,所以我們通過CTP,結合電芯的低膨脹技術,解決膨脹問題。最後一個是可維護性,CTP因為零部件減少,並且我們研究出了一個新的關於CTP的維護技術,所以使維護更加便利。

下一個是CTC技術,進一步高度集成。左邊這個圖是傳統的PACK設計,右邊這個圖是未來的電芯底盤一體化CTC設計,通過這個技術整車減重8%以上,動力系統成本降低20%以上,續航提升40%以上,行駛里程可達1000公里,百公里電耗降低12度以下。

我們CTC開發分三步走,第一步是集成底盤,低壓、高壓多合一。第二步叫做智能底盤,採用懸挂、制動、獨輪驅動技術,AI自適應控制系統。第三步叫自動底盤,自動駕駛是發展的必然,未來必須適應發展趨勢,提出了自動底盤的概念。

第二個基本點,製造的重要性,所以我們也在智能製造上面做了大量的工作。電池製造是一個複雜的工程,具有海量的數據,所以必須要有一個智能大腦進行決策演算法、預測演算法和圖像的演算法,達到了透明、智能、全程追溯等等目標。這些智能製造非常重要,我們正在逐步導入。通過智能製造,體系架構成效顯著,產品研發周期降低,運營成本降低,GWh人力投入降低,產能提升,綜合利用率提升,生產效率提升。所以,智能製造的重要性顯而易見。

一個中心,兩個基本點,把產品做出來了,還是不夠,我們還要看到怎麼應用。所以我們提出來了光儲充一體集成技術,就是集成應用。我們做出了電池儲能櫃,如果到CATL參觀的時候,在大操場前面就有一個光儲充檢智能充電站,可以實現大功率快充,滿足快充需求,幫助優化充電網路。同時還可以做電池在線檢測及維護,實現電池安全管理,助力二手車交易與回收利用。此外,充電站還可外接光伏,利用可再生能源充電,實現光伏、電動汽車、儲能系統與電網互動。

最後,提出來了多級梯次利用。前面說了電池壽命非常長,怎麼使用好,需要和在座的企業家、專家一起探討,應用模式非常重要,怎麼落地還需要和各位專家一起探討,有興趣的朋友可以繼續線下溝通。

朋友們,通過我們的材料創新、結構創新、智能製造創新和商業模式創新,我們相信電動化進程肯定會上一個台階,我們相信競爭過燃油車指日可待。謝謝大家!

(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱,僅作為參考資料,請勿轉載!)