6月20日,由中國化學與物理電源行業協會主辦的第十一屆「中國國際電池技術交流會」在深圳會展中心開幕。本次交流會以「動力電池和儲能電池」為主題,重點關注了電池應用領域。全球50多位電池業界頂級專家亮相交流會並發表了主題演講,來自50多個國家和地區的800多名行業專家、學者和企業家與會。圖為來自中航鋰電(洛陽)有限公司的總工程師肖亞洲先生在CIBF2014中國國際電池技術交流會上發表主題演講。
肖亞洲:
尊敬的各位嘉賓上午好,我是中航鋰電的肖亞洲。非常感謝組委會給我這個機會,向大家介紹一下我們的磷酸錳鐵鋰和電池方面研究的一些進展。
先簡單介紹一下公司的情況,中航鋰電(洛陽)有限公司是中航工業及其所屬單位共同建成的股份制公司,主要產品是鋰離子動力電池、電池管理系統和模塊。中航鋰電位於河南省洛陽市,現有職工1500多人,目前產能約600多兆瓦時。中航鋰電成立以來受到了各級領導的關愛,前國家主席胡錦濤、吳邦國委員長先後蒞臨中航鋰電視察。
中航鋰電的主要產品是鋰離子動力電池,目前有三種規格:一是最早生產的塑殼鋰電池,目前已經做了很大改善,現在應該叫做鋰塑複合鋰離子電池。它的特點是容量範圍大,可以做到40~400Ah,安全性好;二是這兩年新開發的金屬殼系列鋰電池,容量在20~80Ah的範圍。金屬殼鋰電池主要用於乘用車領域,它的主要特點是循環性能好;三是根據國家創新工程開發的三元材料電池,就是後面要介紹的NCM+LFMP軟包裝電池。
我們目前主流的電池是20~80Ah容量範圍的金屬殼電池,採用磷酸鐵鋰作為正極材料,目前比較成熟,電池的各項性能都比較好。
除了電池以外,我們也在開發電池管理系統,目前廣泛應用的有兩款:車載電池管理系統和商用電池管理系統。除了電池BMS,我們也在做電池模塊,因為對用戶而言,他們關心的不僅僅是單體電池性能,更關注模塊或者Pack的性能。所以在Pack方面不管是生產、研發,還是熱分析、結構或者力學分析等方面,我們都做了相關研究。
在應用方面,目前主要的應用是儲能、電動汽車及其它領域。在儲能領域比較典型的項目是南方電網儲能項目和國家電網張北儲能項目。南方電網從2010年開始,到現在運行了四年時間,運行基本正常。國家電網從2011年開始,現在運行了兩年多的時間。相對於南方電網,國家電網更偏重於工業用電。除了在儲能方面的應用以外,電動汽車方面也有很多應用。目前為止,國家工信部公布的車型裡面,使用中航鋰電動力電池的車型是位居前列的。
現在介紹一下NCM+LFMP電池的進展情況。從電動車對動力電池的要求來講,電池比能量對電動車的發展有重要影響。目前鋰離子電池在技術要求方面還有很大差距。現在磷酸鐵鋰單體電池的能量密度可以做到約120瓦時每公斤,到電池組這一級別普遍都要小於90瓦時每公斤,基本在80瓦時每公斤的水平,這個範圍不能滿足現在電動車的需要。所以對動力電動車發展而言,從混合動力到插電再到純電動,要實現純電動的普及,就需要大幅度地提升電池的比能量。如何提升電池的比能量,在這方面各家有各家的招數,有的用NCA,也有的用LM錳酸鋰,各有長處也各有不足。
我們也做了這方面研究。前期用三元材料+磷酸鐵鋰進行研究,雖然提高了電池的安全性,但是對能量密度有較大影響,因為它的電壓平臺和三元材料有較大區別。在此基礎上,我們選擇了NCM+LFMP體系。如何在提高電池安全性的情況下還能得到比較高的能量密度,這是大家很關心的課題。我們經過一些研究、試驗,最終選用了NCM+錳鐵鋰體系。用錳鐵鋰和三元混合以後的比能量要明顯高於三元錳酸鋰體系混合後的比能量。
錳鐵鋰材料除了改善電池的安全性能以外,還在很大程度上提高了共混材料電池的循環性能。用新型共混材料以後,常溫下的循環性能穩定在2000次以上,55攝氏度的高溫循環達800次左右。這說明共混材料的結構更穩定,更有利於電池的循環。
目前中航鋰電創新性地採用NCM+LMFP複合正極材料體系,研製出了高比能量電池。目前有兩個規格,金屬殼為160Wh/kg,軟包裝的可以達到165Wh/kg。
總結一下,NCM+LMFP的共混量有比較高的能量密度、較長的循環和較好的穩定性,提高後的材料和純NCM或NCM+錳酸鋰相比,它的熱穩定性可能更好。
謝謝大家。