中創(chuàng)新航OS高錳鐵鋰電池正式發(fā)布

 

 

以下為謝秋副總裁演講實錄：

 

 

大家下午好，非常感謝大會的邀請，在去年海南的世界新能源汽車大會上我們發(fā)布OS的電池平臺技術(shù)，經(jīng)過一年多時間的努力，已經(jīng)完成了中試，目前正在對相關(guān)配套車型進(jìn)行可靠性試驗。OS電池是利用第一性原理，對電芯結(jié)構(gòu)和工藝制造技術(shù)進(jìn)行重構(gòu)，是繼圓柱、軟包、方形之后的第四種封裝形式，擁有更高的能量密度，更高的制造效率，以及更高的空間利用率。第一代利用OS技術(shù)的磷酸鐵鋰電池包，能量密度已經(jīng)達(dá)到了152Wh/kg，應(yīng)該是業(yè)內(nèi)迄今為止的最高值，同時整體的能量密度保持率達(dá)到77%，支持整車?yán)m(xù)航里程超過600公里。做到這一切的前提條件是電池包的高度大概只有110毫米，如果將其高度放到業(yè)內(nèi)比較常見的135毫米的高度，整車?yán)m(xù)航里程就能超過700公里。

 

 

在開發(fā)OS的同時，我們也一直在思考一個問題——造電池的初心是什么？用戶對于電池的需求是什么？電池能為用戶創(chuàng)造什么價值，又能改善什么樣的用戶的體驗？我們參照馬斯洛的模型，把電池的用戶體驗分了四個層次：

 

 

第一個層次，底層需求肯定還是安全，雖然這幾年安全技術(shù)層出不窮，但是安全問題還是時有發(fā)生，安全作為電池需求的底層邏輯沒有變。

 

第二個層次，是電池的經(jīng)濟(jì)性，是非常影響用戶體驗的。我將這里面的經(jīng)濟(jì)性分三個層面，經(jīng)濟(jì)性的第一點是用戶的直接購買成本，由于原材料漲價，單位里程的電池購買成本在不斷上升，我們也就看到兩個明顯的趨勢，第一個趨勢是鐵鋰化，越來越多用戶選擇購買成本更低的技術(shù)路線的電池，第二個趨勢是減少電池的用量，未來PHEV的增長可能會超預(yù)期。第二點，電池的使用成本。隨著電池包越來越高的集成度，大量膠的使用帶來更高的維護(hù)、維修成本。第三點，就是電池的殘值。

 

第三個層面是狹義上的用戶體驗，包含補能的便捷性，補能的速度，加速，以及續(xù)航，甚至現(xiàn)在電池已經(jīng)作為一種結(jié)構(gòu)件參與了整車的NVH（Noise/Vibration/Harshness）。

 

用戶的第四個層面的需求，是道德層面的需求。大家環(huán)保意識越來越高，希望電池對環(huán)境友好，是可持續(xù)發(fā)展的。圍繞用戶需求，我們在開發(fā)OS1.0的同時，也在對2.0進(jìn)行迭代。

 

在安全性上，我們開發(fā)了TPP（熱抑制保護(hù)）2.0的技術(shù)。前年，公司推出了TPP1.0的技術(shù)，實現(xiàn)了電池包整包不起火。行業(yè)內(nèi)也紛紛隨后推出了自己的安全技術(shù)，但是實際表現(xiàn)來看，安全問題仍常有報道。這說明，我們在實驗室里頭做的試驗，無論是樣本量也好，還是模擬的故障也好，遠(yuǎn)不及更為復(fù)雜的實際使用工況。開發(fā)的TPP2.0技術(shù)的目的，實際上是為了增強我們系統(tǒng)安全的魯棒性（Robustness）。我們在行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)了熱電分離的設(shè)計，熱電分離是什么意思呢？就是在電池遇到熱失控泄壓的時候，噴發(fā)的物質(zhì)有兩個特性--第一個是高溫，第二個是導(dǎo)電，它會迅速造成更復(fù)雜的短路?，F(xiàn)在TPP2.0做的熱電分離設(shè)計中，電芯的泄壓的方向沿著高度方向——Z向。高壓電路是在電池的兩側(cè)，不在一個面上，高壓氣體就不會直接對著強電的連接造成沖擊，包括由絕緣的破壞和高溫導(dǎo)電物質(zhì)的沉積造成強電的短路。同時還設(shè)置了獨立的泄壓空間，保證氣體不跟強電發(fā)生交聯(lián)。這是我們在安全方面--去應(yīng)對更復(fù)雜的熱失控條件下的工況所做的工作。

 

 

第二點有關(guān)用戶經(jīng)濟(jì)性，思路是開發(fā)更低成本的材料，通過PACK層面上的技術(shù)創(chuàng)新，賦予更高的能量密度，從而延伸這種低成本材料可以覆蓋的里程。現(xiàn)在我們可以把磷酸鹽系的里程開發(fā)支持到700公里，讓中間原來600公里到800公里之間的這段成本曲線的斜率變得更低一些。

 

其實，錳材料對于整個電池材料行業(yè)里有舉足輕重的作用。錳材料無論是在橄欖石結(jié)構(gòu)的材料——像磷酸錳鐵鋰，還是大家熟知的三元材料也好，還是尖晶石也好，錳都是扮演著至關(guān)重要的角色。在2014年的時候，我們首次量產(chǎn)了磷酸錳鐵鋰和三元的復(fù)合正極的電池，當(dāng)時的主要目的是為了改善安全性，也順利地通過了針刺試驗。但是錳鐵鋰也有問題——導(dǎo)電性更差，壓實密度也低，能量密度做不上去。這8年來我們也針對錳鐵鋰一系列的問題不停的在攻關(guān)和改善。如今，現(xiàn)在技術(shù)終于有了進(jìn)一步的突破，無論是導(dǎo)電性也好，還是能量密度也好，有了一個長足的進(jìn)步，在700公里的車型上磷酸錳鐵鋰可以替代原有的三元產(chǎn)品，相對于三元產(chǎn)品它的貴重金屬的元素用量為零，沒有鎳，沒有鈷，同時單位瓦時的鋰用量，相對于磷酸鐵鋰下降15%，如果相對三元，單位瓦時鋰的用量下降更多。

 

 

我們錳材料是通過強化陽離子的體相均質(zhì)摻雜，去構(gòu)筑多維的鋰的快速通道；通過錳元素的徑向梯度設(shè)計，去構(gòu)建良好的鋰的界面，包括“零”活性超導(dǎo)的電界面的設(shè)計。由于錳元素的影響，相對于以前，我們現(xiàn)在的壽命也有了長足的進(jìn)步，可達(dá)到2500次的循環(huán)。

 

 

在使用成本上我們也做了一些技術(shù)上的迭代。第一是通過Z向空間的節(jié)省，原來大家為了防止磕碰，留了很高的磕碰空間，我們把磕碰空間跟原來的電芯的泄壓空間二合一，在高度上空間大概節(jié)省了7%，所以我們現(xiàn)在把電池包的高度省掉了7%，使電池包的高度大幅向上抬升，電池包變矮，這樣整車會有更高的離地間隙，會減少磕碰的概率，這是第一點。

 

 

第二點，即使發(fā)生了磕碰，我們也開發(fā)了可維修的技術(shù)，如果是傷到冷板，可以維修冷板；如果傷到了電芯，我們可以更換模組，而不用去更換整包，幫助大家去降低高昂的售后維修的費用。

 

 

基于以上對于電池用戶體驗的理解，結(jié)合相關(guān)的材料技術(shù)、結(jié)構(gòu)技術(shù)，我們開發(fā)了OS的高錳鐵鋰電池。它具有以下特點：第一、更好的安全性，我們用了TPP2.0全行業(yè)首發(fā)的熱電分離的技術(shù)，保證了系統(tǒng)安全的魯棒性；第二、大幅降低了貴重金屬的用量，包含了鎳、鈷以及鋰的用量，幫助用戶在相同的里程條件下獲得更低的購買成本；第三、電池包高度減少7%，離地間隙更高，減少了磕碰的概率；第四、磷酸鹽系電池包的能量密度達(dá)到了180Wh/kg，能量密度的保持率突破80%；第五、支持整車?yán)m(xù)航達(dá)到700公里；第六、可維修、可拆解；第七在補能體驗上，我們是可充、可換。

 

 

我們認(rèn)為科技進(jìn)步的意義是為人類創(chuàng)造更美好的生活。我們也會致力于通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，給大家?guī)砀踩?、更高性能的、更高性價比的產(chǎn)品體驗。