CFIC2020趙瑞瑞:適合消防安全應用的電池電源方案

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    10月15日，惠州億緯鋰能股份有限公司固態陰極技術中心技術總監趙瑞瑞博士受邀出席CFIC2020中國消防安全產業大會，並發表《適合消防安全應用的電池電源方案》為題的主題演講。趙博士介紹到億緯鋰能專注於發展高端鋰電池，擁有鋰原電池、小型鋰離子電池、動力儲能電池及系統的核心技術，致力於為全球物聯網、能源網際網路提供綠色高能、安全可靠的電源解決方案。她表示對於獨立式煙霧電源方案中存在的使用年限不足、高溫劣化、頻繁更換電池、內阻增長迅速的行業痛點，億緯鋰能已具備完善的解決方案，並具備三大優勢。

惠州億緯鋰能股份有限公司固態陰極技術中心技術總監趙瑞瑞博士 

    2020年10月15日，由慧聰消防網、慧聰應急產業網主辦的CFIC2020中國消防安全產業大會暨（第十三屆）消防行業品牌盛會頒獎盛典在京隆重舉行，來自消防領域10多個權威機構和500多個企事業單位代表，齊聚消防年度盛會，凝聚行業共識，探索消防產業在新變局中的長遠發展，為推動消防行業的高質量發展貢獻力量。

    以下為演講實錄：

  尊敬的各位領導、各位嘉賓，大家下午好，現在由我為大家介紹億緯鋰能針對消防安全的的電源解決方案的主題報告，我是來自惠州億緯鋰能股份有限公司固態陰極技術中心的趙瑞瑞，為什麼叫固態陰極技術中心，因為這個技術中心成立初衷是研究所有固態鋰電池的正極材料，所以研究到最後，億緯鋰能發現從性價比、安全，可靠和適用性方面綜合考量，二氧化錳電池更適合在消防行業推廣。

    我的報告分以下幾個部分，首先是億緯鋰能公司產品的介紹，這裡主要介紹我負責這部分內容，主要是二氧化錳電池，另一方面介紹全方位的智能消防電源方案，億緯鋰能創創人劉金成博士說過一句話：「目前的5G的物聯網對億緯鋰能來說是一個很好的機遇，億緯鋰能公司是恰逢其時，晶片是這個方案的大腦，億緯鋰能是整個方案的心臟。」所以億緯鋰能公司的願景是為：為5G的物聯網市場提供電源解決方案。

    對於獨立式煙霧電源方案中存在的使用年限不足、高溫劣化、頻繁更換電池、內阻增長迅速的行業痛點，億緯鋰能已具備完善的解決方案並具備三大優勢：

    其一，全自動化產品線保證產品一致性，良好的裝配環境，嚴格控制水分，實時在線X-RAY監測；

    其二，穩定設計體系保證長期壽命/低自放電率；

    其三，功能性添加劑保證電池輸出能力，抑制歧化反應發生減少電池高溫劣化。

    01.億緯鋰能公司產品的介紹

    億緯鋰能主要專注於發展高端鋰電池，億緯鋰能產品廣泛用於物聯網和能源網際網路方面，億緯鋰能於公司2001年成立，2003年開始做鋰電池，億緯鋰能公司成立之初做手機電池，當時為什麼2003年決定做鋰原電池？

    一方面因為國內對鋰原電池較大的市場需求，但是沒有匹配這個需求相應的公司；

    第二個原因億緯鋰能的創始人劉博士創立公司之前一直做原電池這方面的研究，所以劉博士決定發揮自己的專業所長，專注鋰原電池這方面。

    2009年公司的鋰原電池在市場上佔據一定地位，在此領域做出了很大的貢獻，將國內鋰原電池的採購渠道由100%的國外進口產品切換成100%國內的產品，億緯鋰能藉助於鋰原電池產品於2009年上市，2010年開始涉足鋰離子電池，當時正好趕上電子菸的市場，所以億緯鋰能鋰離子業務發展迅速。

    2011年，因為5G物聯網有一個信號傳輸的功能，鋰亞硫醯氯電池因鈍化特點，較難長期進行大電流脈衝輸出，這是它的一個本質的物理特性，也是鋰亞硫醯氯電池長壽命及低自放電率的主要原因，所以2011年開發的電池電容性匹配鋰亞硫醯氯電池應用解決電池的傳輸問題，目前ER+SPC的組合電池在市場上有近10年的應用經驗，得到市場一致認可。

    2015年億緯鋰能做動力儲能系統，起步雖然晚，但是億緯鋰能因具有產品技術積累及創新人才及能力，快速響應市場，公司目前已與BMW/Daimler等公司建立長期合作。

    2019年億緯鋰能推出豆式電池的產品，滿足藍牙快消市場需求。總之億緯鋰能抓住上帝之手藉助公司高質量發展平臺及創新能力，提升億緯鋰能整個產品的可靠性，拓寬產品的市場。

    公司的研發創新成就了現在的億緯鋰能，目前有40名博士，近1000名研發工程師團隊，並且和高校和科研機構保持很好聯繫，如武漢大學，我來自武漢大學，億緯鋰能創始人劉博士也是畢業於武漢大學，武漢大學實驗室跟億緯鋰能已建立長期合作關係，包括人才培養，包括項目的合作等。

    公司有1700項國家專利，其中四項獲得專利優秀獎，兩次獲得廣東省科學技術一等獎，2019年獲得輕工聯科學技術發明一等獎。藉助於物聯網和工業網際網路的平臺以及億緯鋰能敏捷的市場定位及戰略布局，公司實現每年50%以上的業績的增長，從這個數據上看，動力儲能是發展比較迅速的一個部門，消費和鋰原電池也穩步增長的過程中，另一邊是億緯鋰能產品的應用領域，鋰原電池的應用領域主要有智能表計、智能安防、智能交通等，目前智能表計市場，80%的電池都來自於億緯鋰能。

    另一方面是共享經濟，智能交通及汽車電子等領域，共享經濟典型是OFO，當時OFO基本上是億緯鋰能的電源方案，智能交通最典型是ETC，去年60%、70%用的是億緯鋰能公司的方案。

    鋰離子領域，億緯鋰能趕上電子業行情，所以億緯鋰能當時的定位是做細分市場龍頭，所以這幾個細分市場都做的還可以，保證公司業績穩步增長。

    動力儲能領域，比如說電動工具領域，雖然是起步晚，但是現在全球前三的電動工具廠家用的是億緯鋰能的產品，老闆說過，不誇張的講，億緯鋰能的18650的產線在國內配置最好的全自動生產線。

    1.鋰原電池產品

    億緯鋰能目前的鋰原電池如下體系，在這些體系中，鋰亞硫醯氯電池是所有鋰原電池裡面能量密度最高。二氧化硫電池產品市面上並不多見，比較常見的是氟化碳和二氧化錳電池，二硫化鐵電池公司停止開發，原因在於二硫化鐵納米狀的鐵容易形成爆炸，所以億緯鋰能的業務主要集中在二氧化硫、氟化碳、二氧化錳這幾方面，目前億緯鋰能的鋰原電池全球銷量第一。

    另外氟化碳和二氧化錳，氟化碳因為成本較高，一公斤的氟化碳效成本要5000多塊錢，所以一般的產品用不起，現在用的比較多的是鋰二氧化錳電池，鋰二氧化錳電池的材料來源環保、性價比高，產品的形狀及性能多樣化，國外商超有很多這樣的產品，國內這幾年也在慢慢的起步，用來做物聯網的方案。

    2.煙霧報警器產品

    煙霧報警器產品，億緯鋰能研究的比較久，松下公司分析了國內外鋰二氧化錳產品的優劣勢，研究結果表明，容量、成本方面，國內外電池相差不大，差距主要集中在兩個方面，一方面，電池經過高溫儲存後，性能會有大的衰減，表現為放不出來電，或者工作時間縮短了一半，另一方面是可能用的時候還沒有問題，用了幾年之後發現這個電池放不出來電了，表現為後期內阻急劇升高至Ω級別，億緯鋰能從原理上對產生上述的原因進行了分析，鋰二氧化錳電池放電過程中，發生電化學反應，生成產物為三價的錳酸鋰，錳酸鋰的缺點是三價錳在有酸、水或者高溫的條件下不穩定，然後它就溶解變成二價錳或者四價錳，這些錳游離到負極表面沉積，導致內阻上升，這個是這個產品本身特性，這也間接的說明為什麼市面上很少有廠家單獨使用錳酸鋰的材料，在這個背景下，對鋰二氧化錳電池進行加速高溫評估或者使用，對億緯鋰能整個電池的製造和控制水平提出的較高的要求，對電池的體系穩定性要求更為嚴格，需要較長時間的研究及評估。

    目前公司針對上面的問題，從以下方面入手，一方面是實現全自動的生產，嚴格控制水分，實現實時在線X-RAY檢測，保證產品質量，另外一方面就是體系的穩定性，這個要花功夫慢慢研究，這樣才可以保證電池長期的壽命。億緯鋰能對電池的添加劑進行充分研究，抑制歧化反應發生，減少電池內阻增長及高溫劣化。

     針對煙霧報警器市場，億緯鋰能從客戶及行業需求出發，總結了這些產品的應用特點，從電池的應用環境，使用電流大小及時長，所需電壓平臺，電池壽命要求等方面，研究電池評估方案。

    02.億緯鋰能總結的研究方案如下

    一.微量熱儀測試：微量熱儀的原理是將電池放入絕熱的環境下，通過檢測電池自身放出的熱量，來評估電池容量損失，從而計算電池自放電率，目前只有億緯鋰能公司有這樣一款設備，這個設備比較貴，大概1、2百萬，同時也說明了億緯鋰能比較重視及支持電池在不同的工況上研究這塊；

    二.穩定性：電池在不同的溫度下存放，評估電池體系穩定性能，三是脈衝輸出能力，模擬煙感實際應用場景，另外一方面就是安全可靠，億緯鋰能依據IEC和UL標準評估電池安全性能。

    微量熱儀的測試結果表明，億緯鋰能現在的鋰二氧化錳產品自放電率可以做到1%以下，因為億緯鋰能用的工藝或者材料都是對標國際知名同行，這就是行業裡面代表先進的水平，什麼叫自放電率？就是電池在一定的環境中存放一年容量損失的百分比，同時，億緯鋰能進行了60天的儲存實驗，儲存測試的結果與微量熱議的測試結果一致，同樣表明，電池的年自放電率＜1%。

    因大部分電源在使用的時候，都會有一個微小的背景電流，所以穩定性方面，億緯鋰能採用60℃帶載儲存200天來模擬十年的壽命，測試結果表明，200天之後電池的OCV及內置均較平穩，說明電池內部體系穩定，不存在高溫劣化問題，這也是億緯鋰能鋰二氧化錳電池優勢之一脈衝能力方面，億緯鋰能在不同的溫度下，放電不同的深度後進行300mA1S的脈衝能力評估，(300mA模擬目前煙感通用的電流)，從這個結果,CR17450和CR2/3AL電池可滿足煙感行業的要求。

    安全性能方面，目前國內同行進行UL認證的較多，但同時具備IEC的認證同行比較少，因億緯鋰能在給全球最大的電池的經銷商做代工，吸取了國際公司的優點及政策，更加關注電池的安全性能，尤其是電池本徵的安全，從材料體系的設計源頭規避電池安全風險，這也是億緯鋰能鋰二氧化錳電池最大優勢之一。

    總結來看，針對煙感行業，目前億緯鋰能主推以下型號，尤其CR17450這塊，這個產品輸出能力相對比較長一點。CR123A產品在給國際知名企業在批量生產，品質有保證，另外CR2/3AL和CR17450L，這兩款電池的更加關注安全性，長壽命，主要這對獨立式煙感開發。

    這個全方位智能消防電源方案，首先是鋰原電池助力消防物聯網領域的應用，也是公司發展業務的源頭，其次是儲能的電池系統，這個在億緯鋰能公司內部也有很多應用，比如停電的備用電流，以及剛剛講的應急照明這塊，另外動力系統可用於新能源消防車，數據終端方面，億緯鋰能目前在基站領域在跟華為的進行深入合作。

    億緯鋰能始終堅持以技術創新驅動發展，憑藉國際化、系統化的強大研發團隊，自動化和信息化的先進位造技術，及豐富的行業經驗，助力客戶實現智慧消防產品創新，不斷創造行業新價值，守護安全未來！

    我的分享到此結束，謝謝大家！

責任編輯：張媛媛