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影响客车业|微宏何欣:从用户角度思考动力电池系统设计

2017-01-11 16:57:49 作者:佳楠 来源:中国客车网
  2016年12月23日,在2016-2017年度中国客车行业发展高峰论坛上,微宏动力系统(湖州)有限公司高级销售副总裁何欣以《从用户角度思考动力电池系统设计》为题,发表了主旨演讲。具体内容如下:

  我今天主要汇报四个维度的思考,第一电池行业的现状和趋势,第二微宏快充电池的一些基本特性和其他锂电池的对比,第三快充电池目前产业化的情况和我们市场应用的情况,第四对微宏团队的背景和我们未来的发展规划做一个汇报。

  在我开始讲之前,我想跟大家分享几个小小的案例,今年在美国举办的世界创新论坛上,美国前能源部部长、诺贝尔奖获得者朱棣文,他提出了对汽车动力电池的一些期望,未来的电池应该可以在满电的状态下让车辆行驶200英里,通过二十分钟快速充电,让汽车再行驶100英里。大众对电动汽车提出的技术要求是充电15分钟续航300英里。

  实际上在我们现在动力电池的应用中,还是存在非常多的问题,第一个就是续航里程比较短,第一是电池的能量密度不够高,第二充电速度比较慢,第三成本高,第四在严寒酷暑下,电池的性能表现会比较差。比如我在北京的一些朋友,他们在冬天开电动车碰到没电的情况下,要开到充电站去加电,首先可能要在寒风瑟瑟中排上两个小时的队,另外把电池充到大概可以跑还要充半个小时,因此电动汽车在冬天的使用感受基本上是非常差的。我和朋友开玩笑说,买这些电动汽车的用户可能都要买一个有加热功能的羽绒服,因为冬天续航里程本来就就会降低,开空调能耗就更大,用户基本上不敢开空调。

  今年我参加了夏季的百人会论坛,论坛上欧阳明高老师提到,国家制定的战略就是到2020年我们要推出300瓦时每公斤的锂电池,但是锂电池真的做到这么高密度的时候,它的安全性挑战就变得非常大。特斯拉作为电动车的一个先行者,在今年推出了一款P90D,这个车一次行驶的里程是三百英里。事实上这台车上电池的寿命基本上只有八百次。这是基于用户一个星期充一次,在八年的寿命周期里,一共是四百多次电池的需求寿命,这样八年质保是可以做得到的。特斯拉在全球也做了很多超级充电站,主要是为了解决我们用户里程的焦虑,就是我们开到外面的时候,这个车没有电了,你可以给它快速充电,不过我们跟特斯拉工程师交流下来了解到,他们是非常不希望你去做快充的,因为快充的情况下这个电池寿命衰减特别快。这也说明在不同的材料体系下,电池能不能做快充,取决于它本身的材料体系能不能做到这么长的一个寿命。

  所以快充其实涉及到两个非常重要的问题,第一就是在快充情况下,寿命到底能做到两百次,一千次,还是一万次?第二到底什么叫快,原来的六小时的充电,你把它做到一小时也叫快充吗?

  微宏一直做得是十到十五分钟快充,不改变大家在燃油车时代留下这么一个习惯,可以把车开到加油站,中间上个洗手间,这样的模式我们认为是真正的快充。微宏公司在2008年通过从用户的使用习惯来进行分析,制定了三大技术研发目标,第一点就十分钟快速充电,第二点我们动力电池要做到长寿命,同步寿命是汽车工业设计里面的一个准则,我们动力电池的成本现在已经占到整车40%-50%这么一个成本,电池如果不能做到跟整车等寿命,那么这个车的使用成本就实在是太高了。过了三年,四年谁能换得起这个电池?第三点就是安全性的问题。锂离子电池非常不安全,今年三星的Note7发生爆炸的事情大家都很清楚,那么大家一定很疑问,经过这么多年的发展,为什么像三星这样的公司还会出现安全问题?就就是因为锂离子电池本身的化学特性所带来的,所以微宏在今年3月份,在北京水立方发布了不燃烧电池技术,这个也是我们解决电池安全问题的终极方案。

  这里是我们两代的电池产品,2009年就推了第一代LpTO钛酸锂电池,5-10分钟可以充满电,它的寿命是非常优秀的,两万次的充放寿命,但它的缺点是能量密度低一些,刚才大家也都提到这个事情了,不过瑕不掩瑜,它应用的范围还是非常广的。右边这一个是我们2013年问世的LpCO锂电池,它在保留原来钛酸锂快充长寿命的优异性能上又做了一些升级,就是能量密度大幅度提升了。而我们将推出的第三代快充电池,能量密度达到了170瓦时每公斤。

  我们把目前世界上主流的一些电池性能做了一些简单的对比,从这张表上我们可以清晰的看到,钛酸锂充电是非常快的,完全解决用户等候充电时间的问题。随着大规模的应用,产业化,规模化之后,钛酸锂的成本也得到了大幅的下调,整个来说产品的综合性和竞争优势大大提升了。钛酸锂最近很热门,我这里简单说明一下,微宏LpTO钛酸锂电池的优异性能是来自于哪里。从分子结构来说,左边的是石墨的粉体,右边是钛酸锂的结构,石墨简单讲就像是一堆撕碎的纸片,它是一层一层的,电池在充放电过程中的过程中,锂离子在这些层状结构中的穿梭会导致石墨层状结构发生坍塌的问题;而钛酸锂最大的优秀之处就是它的结构非常稳定,在八年甚至十年的使用过程中,整个晶体结构都可以保持,属于“零应变”材料。钛酸锂电池这么好,但经过这么多年,为什么它没有得到大规模商业化?其中的原因在于钛酸锂电池胀气的问题,一般的钛酸锂电池在前一两百个循环的时候,就容易发生胀气,胀气以后电池就失效了。微宏通过大量的研究,找到了问题的根源,通过对钛酸锂粉体以及电解液的改性,把这个胀气的难题彻底解决掉了。这是在实验室做的一个微宏LpTO钛酸锂电池寿命的测试曲线,大家可以看到它在6C充放的情况下,可以达到两万五千次以上的寿命。

  我们的研发团队有来自美国的,也有来自中国的,我们做的最主要的工作是基于钛酸锂材料进行了一系列的升级研发,我们这个团队在钛酸锂电池之后,又推出了第二代,第三代的产品,大大降低了我们生产的成本,还有解决了很多应用上的,包括安全、能量密度以及产业化这几大难题。所以目前我们在市场上应用已经超过了一万五千台,而且非常骄傲的是我们在欧洲的市场份额,占到了整个2015年欧洲的30%的市场份额。

  在中国,我们的应用范围也是非常广,搭载微宏电池的大巴车,每一天都在负责大量运营的工作,我们跟佛山联合打造了华南快充的一个示范基地,这也是我们的客户在使了快充的大把之后,发自内心地感觉到它确实非常能够解决我们公交人运营的需求。所以走到今天,我们也非常感谢在座的很多客车行业的朋友,公交行业的朋友,很支持微宏的工作。我们现在一共有两百零七家公交公司,33家整车厂,都已经跟微宏开展了合作。还有6家其他的,在重工的一些行业,包括港口的一些行业的客户。

  这是我们2011年最早在重庆投放的一个快充充电站,这个充电站跟我们现在的加油站是一模一样的款式,车辆在跑几圈之后回来进行10分钟的快速充电,完全不影响公交在发车班次,运营调配的习惯。这些车辆已经运行了超过五年,单车累积快充八千次,容量衰减小于7%,通过重庆这么一个项目,也确定了微宏的LpTO钛酸锂的地位。现在我们重庆路上在跑的车辆已经超过了1,500台。

  这是我们在德国明斯特参加欧洲的宙斯项目,一共是四台纯电动。微宏进入到汽车大国德国的市场,很不容易。明斯特这个项目从全球一共挑选了六家电池供应商,微宏成为了中国唯一的代表。当然,我们在重庆、深圳、苏州各个地方都有很多的纯电动大巴了。北京公交也是从2014年开始,从原来的慢充以及换电全面切换到了快充的模式。目前我们在北京已经交付和在路上运营的车辆已经超过一千台,这两年运营下来确实效果非常好,这里有一些公交,我们公交采访他们的一些语录,我就不一一去念了,总体来说使用过快充的公交客户,它的客户黏性是非常强的,用过了之后都说好。

  我把我们微宏公司的概况做一个介绍,微宏动力成立于2006年12月份,我们现在15,000余台的电动巴士在线运营,到现在我们产品是零安全事故。

  微宏的前身是做海水淡化和污水处理的,核心技术是纳米超滤膜,我们原来的这么一个搞化学、搞材料的团队,延伸到了动力电池的行业。我们说微宏是为动力电池而生的,因为微宏原来没有搞3C电池的背景,我们就是从客户需要去做研发,目标就是快充,长寿命,高安全,让用户真正把这个车用得方便,用的省心,用的舒心。

  因为我们在英国有一千台巴士的运营案例,在今年的6月9日微宏荣获了英国的《金融时报》转型创新商业奖,有来自全球140个国家参加了这个奖项的评选,我们是作为中国的唯一代表,这是中国人的骄傲。

  关于未来产业化的计划,从2017年开始,我们有2GWh的投入,到2019年的8月份,我们会推出300瓦时每公斤的电池产品,这也是跟阿贡实验室新合作的一款产品,届时产能达到8G瓦时。

  最后我想跟各位分享一下,我们把动力电池比作一棵大树,我们觉得它的根就是这三个要素,十分钟快速充电,长寿命,不燃烧,我们真的把这个根牢牢扎在泥土里之后,我们的能量就可以像上面的枝一样越长越茂密,但如果三个最根本的东西没有搞好的话,所有的东西都是虚的。所以我们想跟大家一起来把这个新能源事业,基于把这个根做好。

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