微宏動(dòng)力馬茲林：快充電池的應(yīng)用與發(fā)展
圖為微宏動(dòng)力馬茲林在CBIS2018“鋰想”峰會(huì)上發(fā)表主題演講
戳此進(jìn)入峰會(huì)官方專題，了解更多會(huì)議信息：“鋰想”2018第三屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)(CBIS2018)
2018年11月8日，以“新時(shí)代·破而立：前行中的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折之路”為主題的“鋰想”2018第三屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)(CBIS2018)在北京興基伯爾曼飯店開(kāi)幕。微宏動(dòng)力系統(tǒng)(湖州)有限公司售前技術(shù)總監(jiān)、博士馬茲林在峰會(huì)上發(fā)表主題演講，以下為主題演講內(nèi)容。
微宏動(dòng)力馬茲林：
尊敬的吳鋒院士，各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，大家上午好！我是馬茲林，來(lái)自微宏動(dòng)力。非常榮幸在這里向大家匯報(bào)我們微宏動(dòng)力這十幾年來(lái)快充電池的應(yīng)用和發(fā)展。快充電池是相對(duì)慢充電池而言，一般慢充電池充電時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)小時(shí)，但是快充電池可以在10—20分鐘之內(nèi)把這個(gè)電池充滿，大大縮短了充電的時(shí)間，提高了車輛的機(jī)動(dòng)性。
微宏動(dòng)力自2006年開(kāi)始就一直致力于快充電池的研發(fā)和應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)率先推出快充電池，在2011年我們是在重慶真正開(kāi)始商業(yè)化的運(yùn)營(yíng)，經(jīng)過(guò)7、8年的發(fā)展，快充電池也得到了國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多客戶的認(rèn)可，雖然國(guó)家目前對(duì)電池的研發(fā)導(dǎo)向是往高能量密度方向引導(dǎo)，但是從第二輪補(bǔ)貼政策開(kāi)始，國(guó)家也對(duì)快充電池制定了專門的補(bǔ)貼政策，同時(shí)近兩年來(lái)，國(guó)家在大功率充電技術(shù)上也投入了大量的精力，可見(jiàn)快充電池也得到了越來(lái)越多的發(fā)展。我們微宏動(dòng)力作為快充電池的探路者和踐行者，在近十年過(guò)程當(dāng)中也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)我們不斷改進(jìn)逐漸對(duì)應(yīng)市場(chǎng)對(duì)快充電池的需求。
今天我的匯報(bào)分為幾個(gè)部分：第一，市場(chǎng)需求；第二，技術(shù)特點(diǎn)；第三，快充電池的應(yīng)用情況；第四，簡(jiǎn)單介紹一下我們公司。
受限于能源和環(huán)境的壓力，世界各國(guó)都陸續(xù)出臺(tái)了一些政策，去獨(dú)立電動(dòng)汽車的發(fā)展。我們國(guó)家在“中國(guó)制造2025”中也提出，在2020年我們的新能源汽車銷量達(dá)到200萬(wàn)輛，近幾年來(lái)，我們很可能提前完成這個(gè)目標(biāo)。2017年我們的新能源汽車相當(dāng)于77.7萬(wàn)亮，今年1—9月份已經(jīng)到了66.5萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)超過(guò)了67.63%。這個(gè)是電池裝機(jī)量的情況，1—9月份電池裝機(jī)量是27.8GWh，同比增長(zhǎng)了98%，可以看到我們新能源汽車在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用增長(zhǎng)非常迅速。
目前在運(yùn)營(yíng)的電動(dòng)汽車當(dāng)中，主要是以慢充電池為主，大概超過(guò)了90%以上的慢充電池，但是慢充電池應(yīng)用的過(guò)程中可能因?yàn)橐恍┨厥獾膱?chǎng)合有一些限制，充電時(shí)間長(zhǎng)，可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，特別是針對(duì)目前的大中城市，土地資源非常緊張，所以我們很難找到合適的地方在大中城市進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)小時(shí)的充電。因?yàn)殡姵貕勖，F(xiàn)在的電池我們陸陸續(xù)續(xù)大家也聽(tīng)過(guò)電池跑三四年就衰減到不能使用，隨著技術(shù)進(jìn)步這個(gè)壽命越來(lái)越高，當(dāng)然最終我希望達(dá)到和整車等壽命的設(shè)計(jì)。電池重量，因?yàn)槁潆姵叵鄬?duì)來(lái)說(shuō)需要裝載的電量多一些，才能達(dá)到滿足全天的運(yùn)營(yíng)。關(guān)于安全方面，第一是單車裝載量大，第二個(gè)是可能公交車夜晚充電大部分能量?jī)?chǔ)存在同一個(gè)地方，安全系數(shù)可能受到影響。車輛利用率，可能主要針對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛來(lái)講，像出租、公交等等，可能慢充的運(yùn)營(yíng)效率相對(duì)低一些。
我們快充電池在這些方面，根據(jù)我們自身的一些特點(diǎn)，第一個(gè)，我們的充電時(shí)間可以控制在10—20分鐘，目前公交運(yùn)營(yíng)，因?yàn)槌潆姇r(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較快，車樁比我們可以控制在1：7或8，甚至1：10，極大的提高充電樁的運(yùn)營(yíng)效率，像白天可能白天一天都不用，晚上集中使用，快充可以集中使用效率。再一個(gè)，快充電池充電快、充電次數(shù)相對(duì)頻繁，需求是必須壽命非常長(zhǎng)，所以我們從第一代快充電池開(kāi)始都是數(shù)千次以上，甚至像鈦酸鋰是2萬(wàn)次以上的壽命，來(lái)達(dá)到和整車等壽命的目的。第四個(gè)，我們的快充電池的配置，因?yàn)樗梢钥焖俪潆姡鉀Q了充電時(shí)間帶來(lái)的里程焦慮問(wèn)題，電池電量低一些。微宏動(dòng)力也研發(fā)了自己專業(yè)的不可燃燒電解液、耐高溫隔膜技術(shù)、其他系統(tǒng)安全方面的基礎(chǔ)。最后，主要針對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛，因?yàn)榭斐湔{(diào)度相對(duì)更合理一些。
接下來(lái)介紹一下我們微宏動(dòng)力電池的技術(shù)特點(diǎn)。從2008年開(kāi)始，我們公司就制定了快充電、長(zhǎng)壽命、高安全的研發(fā)目標(biāo)，快充電主要是解決車輛的機(jī)動(dòng)性，傳統(tǒng)的燃油車加油基本上十分鐘或者幾分鐘，快充電池基本上和燃油電池做到等同效率的比例，特別像我們?cè)谶\(yùn)營(yíng)車輛當(dāng)中，基本上我們現(xiàn)在快充電池配車都是按1：1配車，慢充電池一旦適當(dāng)裝少一點(diǎn)可能就要多配來(lái)解決調(diào)度問(wèn)題。第二塊是長(zhǎng)壽命，一旦我們快充，剛才講了可能需要做到車輛的等壽命，所以我們第一代電池可以做到2萬(wàn)周以上的壽命，第二代1萬(wàn)周，第三代4千周以上，來(lái)讓二手車流轉(zhuǎn)起來(lái)。最后一個(gè)高安全，其實(shí)是整車電動(dòng)或者電池方面的基礎(chǔ)，我們剛開(kāi)始從材料到電芯、再到系統(tǒng)解決方案，特別注意安全方面的考慮。
最后，隨著這幾年的發(fā)展，成本的壓力、市場(chǎng)的壓力，所以我們也是基于快充電、長(zhǎng)壽命、高安全的基礎(chǔ)上，逐漸提高我們的能量密度，現(xiàn)在我們最高能量密度快充電池已經(jīng)達(dá)到了220瓦時(shí)/公斤。
這個(gè)是我們前期研發(fā)的我們自己專利的技術(shù)，第一塊是我們第一代的鈦酸鋰電池，大家都知道，它各方面性能都比較好，但是它有一個(gè)問(wèn)題，就是它的脹氣的問(wèn)題，它的脹氣主要來(lái)自于鈦酸鋰的材料和電解液充放電過(guò)程中的反應(yīng)，所以也是基于我們微宏動(dòng)力專利的技術(shù)，把鈦酸鋰材料和電解液進(jìn)行隔絕，從根本上解決脹氣的問(wèn)題。第二，隔膜方面，大家知道快充鋰離子要快速的通過(guò)這個(gè)隔膜，所以我們的隔膜也是有自己的專利技術(shù)，微宏動(dòng)力獨(dú)有的這種高孔隙的隔膜，讓離子快速通過(guò)。第三塊，碳負(fù)極，微宏動(dòng)力是采用打孔技術(shù)，增大表面積，同時(shí)讓離子快速的嵌入和脫出，達(dá)到快充情況下不影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的，來(lái)延長(zhǎng)它的壽命和倍率。
這是我們微宏動(dòng)力從2009年開(kāi)始到現(xiàn)在發(fā)展的幾代電池的基本情況。第一代電池，是我們的鈦酸鋰電池，它可以6C倍率持續(xù)充電，整個(gè)充電時(shí)間可以控制在10分鐘左右，壽命長(zhǎng)達(dá)2萬(wàn)次，我們實(shí)驗(yàn)室目前是做到25000次，大概剩余78%，第二代是多元復(fù)合鋰，可以做到4C倍率的充電，壽命2萬(wàn)次以上，目前在重載礦車上用這兩種電池特別合適。第三種，2017年推出的錳酸鋰電池，3C倍率充電，壽命可以達(dá)到7千次，基本上充電時(shí)間可以控制在20分鐘以內(nèi)，這也是目前我們?nèi)ツ暝诳蛙囀袌?chǎng)推出的主要的一個(gè)電池產(chǎn)品。
接下來(lái)是我們2018年的這款電芯，我們?cè)谌ツ昊A(chǔ)上再次提高能量密度，然后到了220瓦時(shí)/公斤，這個(gè)倍率是2C左右，實(shí)際應(yīng)用時(shí)候充電時(shí)間大概在20—25分鐘可以滿足它的充電需求，能量密度更高，成本更低，壽命可以做到4千周以上。
PACK方面，早先PACK產(chǎn)品采用風(fēng)冷的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楸旧韮?nèi)阻性能各方面比較優(yōu)異，可以做到3.5C以上的充電倍率，2013年引用了第二代的PACK產(chǎn)品，水冷方案的PACK產(chǎn)品，采用的是高壓壓處理的方案，同時(shí)采用水循環(huán)的處理方案，增大適應(yīng)時(shí)間，能量密度匹配130瓦時(shí)每公里，我們加熱硅油技術(shù)和MSD的防護(hù)技術(shù)，防護(hù)等級(jí)可以做到IP68。
下面介紹一下市場(chǎng)應(yīng)用的情況，2017年把快充電池推送市場(chǎng)以來(lái)，我們總共匹配了超過(guò)24000臺(tái)套的電池，累計(jì)運(yùn)行20億公里，15個(gè)國(guó)家，160多個(gè)城市，0起安全事故。
這是我們?cè)诤Ｍ鈶?yīng)用的情況，現(xiàn)在將近2千臺(tái)，主要的應(yīng)用地點(diǎn)是在歐洲，英國(guó)大概1千臺(tái)左右，歐洲本土大概500臺(tái)左右，包括純電動(dòng)和混合動(dòng)力，在亞洲我們是在東南亞、韓國(guó)、日本、新加坡這些地方都有我們的客車、AGV等等應(yīng)用，今年我們?cè)诙砹_斯有一個(gè)比較大的訂單，這也是他們第一次大規(guī)模采用這種純電動(dòng)的客車，他們用的是我們的鈦酸鋰電池，俄羅斯這邊低溫冬天在零下30度左右。
這是我們國(guó)內(nèi)主要客車廠的配套情況，目前我們國(guó)內(nèi)客車廠基本上都有我們的配套，現(xiàn)在終端客戶超過(guò)300多家，除了客車以外我在乘用車、叉車、AGV、礦車、隧道等等這些場(chǎng)合也有我們自己的一些應(yīng)用案例，包括儲(chǔ)能。
這個(gè)是我們?cè)谥貞c的一個(gè)案例，因?yàn)檫@個(gè)案例比較典型，算是國(guó)內(nèi)從2011年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，一直到現(xiàn)在依然在持續(xù)運(yùn)營(yíng)的案例，運(yùn)營(yíng)時(shí)間應(yīng)該算是最長(zhǎng)的案例了，當(dāng)時(shí)我們12米車匹配的電量大概80度電，每天充電5—6次，基本上一個(gè)循環(huán)回來(lái)我們充電一次，現(xiàn)在為止總的充電次數(shù)超過(guò)1萬(wàn)次，我們今年的檢測(cè)結(jié)果顯示相對(duì)出廠我們大概衰減了7%左右，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)能量我們衰減低于2%，實(shí)際上我們現(xiàn)在還有大概9.8安時(shí)以上的容量，從這個(gè)來(lái)看，鈦酸鋰電池在快充領(lǐng)域應(yīng)用還是非常合適，而且它的壽命會(huì)非常長(zhǎng)，而且重慶的山地、高溫等等都是非常惡劣的一些環(huán)境，而且早期的PACK系統(tǒng)做的不是特別完善，所以說(shuō)可以看到這個(gè)電池還是非常耐用的，我剛才說(shuō)它非常適合像客車，特別是一些重載的工況。
這個(gè)是我們2014年的多元復(fù)合鋰第二代電池，在佛山開(kāi)始投運(yùn)的，2014年底目前為止應(yīng)該快4年的時(shí)間，基本上我們對(duì)快充電池因?yàn)閯傞_(kāi)始大家都對(duì)長(zhǎng)壽命不太有信心，所以基本上每年我們都會(huì)做一個(gè)檢測(cè)，今年的檢測(cè)結(jié)果我也剛剛拿到，大概總的衰減量最多的是6.8%，整個(gè)單車運(yùn)營(yíng)里程應(yīng)該4年將近30萬(wàn)公里，大家都知道在華南地區(qū)公交運(yùn)營(yíng)跑的是比較狠的，基本上每天都是200多公里、將近300公里的運(yùn)營(yíng)里程，這個(gè)來(lái)看，第二代的多元復(fù)合鋰電池也是比較適合公交或者重載工況的使用。
這個(gè)是我們倫敦的項(xiàng)目應(yīng)用情況，倫敦采用的鈦酸鋰電池，早先采用鐵鋰電池，跑了半天發(fā)現(xiàn)電池衰減到只有原來(lái)容量的70%，當(dāng)時(shí)他全球找電池，找到我們之后后來(lái)給他們匹配了18度電的鈦酸鋰電池，他的峰值功率300千瓦，是一個(gè)增程式的雙層大巴，這算倫敦的名片，2014年交付，現(xiàn)在跑了4年時(shí)間，今年他們給我們反饋，整個(gè)運(yùn)營(yíng)比較穩(wěn)定，一切都還正常，因?yàn)槲覀円舶央姵啬没貋?lái)檢測(cè)，容量衰減、內(nèi)阻增長(zhǎng)都在合理的范圍之內(nèi)。
這個(gè)是我們今年投運(yùn)的歐洲算是最大的純電動(dòng)的訂單，是在荷蘭阿姆斯特丹，這是100臺(tái)18米的純電動(dòng)公交，匹配的也是多元復(fù)合鋰電池，采用的是450千瓦以上，目前實(shí)際的充電功率算最大的了，目前為止已經(jīng)穩(wěn)定的運(yùn)營(yíng)了大概將近10個(gè)月的時(shí)間，今年2月份投運(yùn)。
這是我們乘用車的案例，這也是我們和國(guó)內(nèi)一些知名品牌合作的，在乘用車上的試點(diǎn)，因?yàn)槲覀兊目斐潆姵卮蠹叶贾溃芰棵芏瓤赡軟](méi)有慢充電池那么高，我們針對(duì)乘用車主要可能瞄準(zhǔn)的是運(yùn)營(yíng)類的車輛，這個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)快充可能需求更迫切一些，因?yàn)槠胀ǖ穆潆姵貏倓傊v了，可能每天它的運(yùn)營(yíng)里程300公里，但是像傳統(tǒng)的出租車可能500—600，這個(gè)項(xiàng)目目前單次充電里程可以到300公里，可以在實(shí)際運(yùn)營(yíng)當(dāng)中30分鐘以內(nèi)完成全充電，基本上能做到10分鐘100公里，同時(shí)我們電池的壽命也長(zhǎng)達(dá)4000次，可以給到5年50萬(wàn)公里的質(zhì)保。另外一個(gè)是匹配了水冷系統(tǒng)，對(duì)極端天氣也有很好的適應(yīng)性，動(dòng)力因?yàn)楸旧砦覀兊墓β侍匦员容^好，所以說(shuō)它的功率、峰值功率放電也比較大，百公里加速可以做到10.8秒。
另外一些領(lǐng)域，我們的叉車，我們現(xiàn)在也是和全球最大的叉車企業(yè)在合作，早先他們主要用的鉛酸電池，相對(duì)來(lái)說(shuō)運(yùn)營(yíng)效率比較低，因?yàn)殂U酸電池充電時(shí)間比較長(zhǎng)，我們快充電池以后，基本上現(xiàn)在模式是運(yùn)營(yíng)5—6小時(shí)充一次電，全天可以不間斷地運(yùn)營(yíng)大概4個(gè)循環(huán)工況左右，現(xiàn)在為止我們已經(jīng)有200多臺(tái)在全國(guó)各地開(kāi)始做運(yùn)營(yíng)，而且明年可能會(huì)在全球做推廣。
這個(gè)是我們AGV的應(yīng)用情況，目前我們?cè)趪?guó)內(nèi)和國(guó)外都有AGV的運(yùn)營(yíng)，這個(gè)是新加坡的PSA的運(yùn)營(yíng)案例，匹配的是174度電的鈦酸鋰電池，目前運(yùn)營(yíng)工況也是，因?yàn)樾录悠赂鄣拇芏缺容^大，它的工況負(fù)荷也比較嚴(yán)重，基本上全天候工作、全年工作，所以它現(xiàn)在目前應(yīng)用大概也是5—6個(gè)小時(shí)去充一次電，一次充電時(shí)間控制在10—15分鐘左右，基本上就全天候的運(yùn)營(yíng)。從去年8月份上線到現(xiàn)在也一年多的時(shí)間，電池續(xù)航里程、容量基本上沒(méi)有衰減，因?yàn)樾录悠滤麄円脖容^關(guān)注這方面的數(shù)據(jù)，所以接下來(lái)我們可能還在新加坡以及國(guó)內(nèi)的港口，以及中亞、中東、歐洲我們也會(huì)逐漸推廣這款電池。
最后簡(jiǎn)單介紹一下我們公司。微宏動(dòng)力是成立于2006年，最開(kāi)始就主導(dǎo)快充電、長(zhǎng)壽命、高安全的電池，它是從電池材料到電芯、再到系統(tǒng)解決方案垂直整合的一個(gè)企業(yè)。目前我們?cè)趪?guó)內(nèi)、美國(guó)、德國(guó)有我們的研發(fā)中心，國(guó)內(nèi)是主要的研發(fā)，在美國(guó)主要也是和阿貢他們有一些合作，做先進(jìn)材料的開(kāi)發(fā)，在德國(guó)主要是歐洲本土化的工程開(kāi)發(fā)，目前專職研發(fā)人員600多，其中30人具有博士學(xué)位，目前我們從材料到系統(tǒng)解決方案大概426項(xiàng)專利，目前還有一部分在申請(qǐng)。現(xiàn)在的產(chǎn)能，我們公司是坐落在浙江湖州，在太湖邊上，目前產(chǎn)能大概4GWh，我們目前在建的三期，就是大家看到后邊的空地這部分目前已經(jīng)開(kāi)建了，大概建完以后能達(dá)到15GWh的產(chǎn)能。
大概的介紹就是這些，最后非常感謝各位的聆聽(tīng)，微宏動(dòng)力將一直在快充的路線上砥礪前行，再接再厲。謝謝大家！
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