原标题:宁德时代项延火:新形势下动力电池如何突围与发展
7月16日举办的“2020中国汽车产业经济论坛”上,宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁 项延火发表了主题为《新形势下动力电池如何突围与发展》的主题演讲。
我今天要分享的题目是在新形势下动力电池如何突围与发展。今天主要从三个方面分享,第一是当前行业的痛点分析,第二是产业突围的方向,第三是中长期技术发展的分享。
首先来看一下这个行业的痛点,新能源车通过近十几年的发展,现在已经到了关键的发展时期,但是我们还面临着很多的一些发展中的实际问题,整个行业里面我们对新能源汽车还有五个点的关注和痛点,第一是新能源汽车到底安不安全,第二点是汽车到底能跑多远,第三是充电时是不是有耐心,就是说充电的速度是否够快。第四点是电池衰减到底有多快,是否能满足使用的寿命要求,第五是我们的车二手车今后有机会卖给谁,就是说车的残值会是什么样的。
这五个点的核心一定是产品安全,产品安全实现的前提下,产品能量密度,寿命,公里密度,成本将是另外四个关键点,这些点的实现需要整个行业不论是从材料,设备,工艺和整个供应链,车试验证,所有的全产业链的支持,所以接下去我将针对这几点来阐述一下动力电池突围的一些方向和理解。
刚才说了安全是我们的核心,解决安全之后,更重点的是要来看产品的性能,这个里面主要是有五个维度是我们要重点关注的,第一是电池系统的能量密度,这将关系到车能跑多远,第二是快充技术,这关系到是不是足够快速的充电能力,我们是不是需要等待很长的时间去实现电池的充电,第三是超长的循环寿命,这个关系到电池的寿命,使用年限,也关系到电池系统今后的残值,新能源车的残值。第四点是超强的环境适应性,这点也就是我们现在动力电池,或者是新能源车在应用地域上有限制的瓶颈点,我们要拓展环境适应性,来满足全气候的应用要求。最后,所有的这些都需要电池系统有智能化的电池管理能力。
围绕这六个点,在技术维度来说,我们要从材料的研究和合成,电芯的设计,智能电池的管理与核心算法,系统集成的结构与安全防护,还有是电池系统的热管理和运行的计算及模拟仿真,都需要这些技术来支持这四个方面,最终实现产品的安全。这只是研发端的,从运营端还需要有一些运行的模型来支撑产品开发的寿命和可靠性预测,产品制造过程中需要先进的工艺和集成能力,生产线需要更进一步提升自动化,智能化,整个产品在整个生命周期需要可追溯性,实现全生命周期的追溯,经营连体系要具有可持续发展。最后还需要有全方位专业化的服务体系来支持整个新能源车电池系统在全生命周期的运营。
归纳总结来说动力电池突围的方向,首先要实现产品的安全,然后在产品寿命,续航能力,充电速度,动力性能方面不断地突破,形成整个产品能够跟传统燃油车实现竞争的优势,能够实现产业的突破。下面分项目做进一步的阐述,第一是产品安全,我们认为产品安全是全生命周期的系统化工程,最近一段时间很多媒体,我们的同行都在探讨动力电池的产品安全,但是我感觉有一些探讨过程中,可能把之前的一些耐用测试和产品安全做了一些混淆,我们觉得产品是需要做测试,但是耐用测试远不等于产品安全,也远没有达到产品安全的要求。所以我们认为产品安全是一个系统的保障体系,首先从产品开发过程中,结合着动力电池的产品特点,要有化学的安全考虑,我们电池的高压安全,机械的可靠性安全,还有电池管理系统的功能安全,围绕四大安全围绕着各专业学科,各技术领域要有一些突破,所以说这样的话才能实现整个产品在设计开发能够是全系统的安全。当然产品开发完了,生产出来,制造出来,还需要投入市场运营,在这个运营过程中,我们的生产过程中,运营的售后服务支持,包括产品今后再回收利用都是产品安全的全过程。
所以说我们认为产品安全是全生命周期的系统化工程,不只是一个开发过程中的一些耐用测试,我们必须建立研发,要有先进的安全技术,还要有系统化的设计规范,我们还要有一定的,充分的安全测试验证,在生产制造过程中要有严格的制造品质管理,结合智能化监控预警系统,能够实现产品全生命周期的持续安全管理。解决安全的核心以外,还有刚才说的一些点,其中一点就是电池系统的低温性能,我相信现在很多用户在用新能源车的时候,特别是在冬天使用的时候,会感觉到还是有一些不太舒服,因为可能里程会有一些缩减,我们的性能可能也有一些降低,充电的时间可能会有一些延长,在这个方面也投入了很多的研发,也实现了一些突破,首先是在电芯技术上实现了一些超强的低温性能的技术突破,能够使在-10度左右的低温环境下,电池的应用,功率特性,能量保持率接近于常温的水平。从系统的角度上,也研究了一些自加热技术,这样能够从更低的温度,从-30度到-10度的温度范围内通过系统的自加热技术,能够实现快速的加热,这样就能够实现即使是在超低温的环境下,也能够充电速度和常温接近,放电能力也能够跟常温接近,这样的话通过电芯本身的性能提升和系统加热技术,保温技术的结合,能够实现超强低温性能的电池系统。
电池系统衰减到底是怎样的,产品的残余价值怎么进一步提升,经过了多年的研发,也开发了带自修复能力的无衰减电芯技术,经过了目前的产品综合测试,发现我们的产品能够在前面1500次循环的过程,能够实现基本无衰减,整个循环寿命能够实现1万次以上的循环寿命,所以说结合着我们的系统应用,最终能够实现16年200万以上的超长的质保寿命,这项技术已经在储能产品上,示范工程已经投入了实际运营,我们在今后的几年,也陆陆续续把这个技术应用到乘用车上,商用车上,能实现在车辆动力电池的应用方面实现无衰减电池系统。
第三个大家关注的痛点是充电的便利性,充电的速度,实际上充电的速度依赖于两块,一个是电芯及电池系统的充电能力,第二是充电设施,今天这里重点阐述的是电池系统,电池系统首先要实现快充能力,首先是要电芯,我们的材料体系要具备快充的能力,第二是在系统上,我们匹配了高压的800伏,350安的快充系统,这样的话就能够实现大功率的充电能力,当然了,快充必然会带来很多高压的安全防护要求,和我们大电流可能发热的一些热管理的要求,所以在这点方面,我们也做了一些深入的研究,在安全防护和智能化的电池管理,热管理系统做了深入的研究,通过这些系统的集成,我们现在已经具备了2C,3C,4C,5C的快充能力的电池和系统,这样在我们今后充电设施能力,充电设施功率提升之后,能够快速把产品进行市场推广应用。
刚才说了这些系统技术的突破,实际上产品安全运营都离不开智能化的电池管理系统,我们认为电池管理系统在今后的发展,下一代的发展趋势,是一个360度全方位的对电池进行管理,重点要从三个方面有突破,第一是安全性,目前的电池系统可能在监控能力和一些特殊情况,如热湿控的监控方面不足,实际运行中也发现了很多的薄弱点和问题,今后在下一代管理系统当中,在这个方面已经实现了突破,也已经逐步开始推向应用,所以说我们有更先进的热湿控的监测技术,能够实现24小时不间断的对系统进行监控。
第二,能够实现高可靠性的无线通信,能够进行在一些特殊情况下及时进行系统的唤醒,能够及时发出一些必要的告警。第二点是高性能,主要体现在如下几个方面,第一是可以实现对每一颗电芯进行独立的状态计算,能够把每个电芯的能力充分发挥出来。刚才谈到实现快充是需要快充时候很快速和很复杂的计算,包括热管理能力下一代的智能管理系统也要具备能够支持复杂快充算法和热管理控制策略的能力。第三是要具备充足的数据存储能力,主要是为了解决刚才说的整个系统的全生命周期的监控和能力的分析。第四是具备足够历史数据分析对比能力,能够通过在全过程中的监控数据的分析和健康的计算,能够实现对每个电芯的健康程度进行精确的判断。最后是能够把SOC,SOH,SOP,SOX的计算能够更精确,能够把产品的性能发挥到极致,降低客户对产品性能,里程波动的焦虑,提升整体性能。
最后也是今后发展的重点,就是智能化,刚才说了我们做了这么多数据的计算能力和存储能力,最终数据要变成资源,变成资产,所以说基于数据的电芯健康状态的预测,剩余寿命的预测,将在下一代智能电池系统里面实现量产应用,为今后的电池产品全生命周期管理,梯次应用提供基础。还有是我们能够通过智能化的系统对使用工况进行主动地判断分析,能够结合使用工况进行系统的自动地,智能化的优化,调整应用,这样就能够把产品在性能潜能的挖掘上发挥得更深,能够更进一步体现产品的高优性能。BMS系统的组成刚才也说了,应该包括功能的组成,包括基本的监控能力,可能今后更多地要在电芯的安全,梯次应用的分析,残值的评估,V2G功能和智能算法结合起来,形成全方位,全生命周期的监控和智能化的应用。这是动力电池系统今后突围的重点方向。
最后分享一下后一阶段中长期的技术发展,接下来的几年重点发展方向,性能提升是主要的方面,产品能量密度提升,轻量化和集成化,成本优化将是后一段发展的重点努力方向,我们在近几年,前两年已经开发和推出了C2P产品,第一代产品不论在商用车还是乘用车已经批量应用,明年将会继续推出第二代C2P产品,系列化的平台的C2P产品,能量密度上,在系统集成和标准化,系列化方面能够有一个更进一步的提高。再往后两到三年,也进行了第三代的C2P规划,能够实现更进一步的产品性能提升和集成度的提升,包括成本优化,更长远的,现在跟整车厂探讨电池和整车的车身,甚至是跟整个车体的集成,但是这个可能需要同行的共同一段时间努力,我们预计可能会在2025,或者到2030年区间,会有一些部分量产的产品推向市场,这个是我们的电池系统的集成。化学体系的不断升级,也在持续地推进中,所以从这几个方向,我们将持续努力地为动力电池的技术突破,性能的提升,成本的优化,产业的发展,持续作出更进一步的努力。今天的分享就是这么多,谢谢大家。
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