- 江文锋:比亚迪在动力电池方面的研究实践与思考
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文章来源:中国电动汽车百人会
比亚迪的新能源汽车从客车到纯电动车、到混合动力车一直在做,目前应用到的系统是磷酸铁锂体系,明年将会在一些PHEV,如秦、唐、元这些车型上使用三元电池,2018年将在一部分纯电动汽车上使用三元电池。客车方面,使用磷酸铁锂电池。
在技术路线上,三元电池方面希望在2018年做到500瓦时/升,重量能量密度大概达到240瓦时/公斤。磷酸铁锂方面希望做到150160瓦时/公斤,到2020年希望达到600瓦时/升,大概是300瓦时/公斤这样的水平。
为了达到这个目标,在材料方面,我们选用的正极材料是高镍三元材料。高镍体系首先要解决的是安全问题。控制热失控是我们现在主要做的工作。负极材料上我们在做硅负极,主要有两个路线:一个是氧化亚硅,一个是纳米硅。用这个材料需要解决两个前提,即首次效率、循环寿命。
从目前的研究结果看,氧化亚硅应该比较好解决。用硅材料体系和石墨这个体系相差比较远,对于电池设计体系也要发生变化,在导电剂、连接剂、制备工艺、电解液体系等方面可能都要做大的调整,目前我们做了一些工作,基本上做到500的循环大概90的水平,我们还在继续实验,进一步提高性能。
在隔膜质方面,很多安全隔膜质是至关重要的,目前常规的是PP、PE这种涂氧化铝的材料,现在日本已经有人开始在用包括纤维的材料。
电解液方面,目前体系逐渐采用一些高电压电解液或者高纯度电解液,来提高耐高压性能。固体电解液方面,我个人觉得短期内实现固态电解质难度比较大。
在单体电池方面,现在国家在主导电池尺寸的标准,我们现在也在往这方面靠。比亚迪生产自动化很高,基本上一个型号一条线,如果批量生产,同时要做好几条线,尺寸一旦变更的话,整个工艺从头到尾都要改变。
现在我们基本上只有4个型号在做:大巴E6、E5是一个型号,秦EV一个型号,秦唐一个型号,单独给腾势开发了一个型号。后续腾势这个型号可能跟E5、E6取代掉,所以在整个电池尺寸标准化方面,我们做了一些整合,比亚迪的电池尺寸往欧洲的尺寸靠,PHEV跟EV的尺寸基本是往这个方向来走。
单体方面,电池的能量密度、安全、寿命、成本是应该从设计端考虑的方向,我们接触很多供应商材料很好,或者材料很不错,实际上成本下不来,做到电池里头整个车子,做电池成本比车还高,我觉得是没法接受的,所以我们考虑到整个能量密度提升,同时带来安全、成本的一些方面考虑。
在模组方面,我们把大巴车上的电池模组结构都进行了标准化操作,可以拼装式结构,要多大就可以多大。因为比亚迪的车很多,车的型号也很多,所以我们尽量实行标准化操作,尽量把差异化缩小,尽量做到每台车想用什么样的模组,就有直接模组供以选择。
模组标准化的好处在于,后期电池的维护、返修等等成本会很低,而且可以替代。在进行电池回收的时候,对电池的梯次利用也是有好处的。电池单体是通过激光焊接的,一旦拆了不能保证电池的连接,而模组则可以给储能电站去用,不用做太大变更。
在系统层面,我们也做了不少工作,一是热管理,比亚迪的车不止在中国销售,在都在卖,经常遇到的问题在于,有的地区如北欧、新加坡、印度等地,冷热交替很大,要保证电池整个寿命周期能满足质保要求,就需要电池本身能量密度高、安全性能好、寿命周期要长。
目前要完全做到这三点是比较难的,所以需要把热管理这块做起来。热管理需要跟整车策略和控制策略结合起来。需要通过去控制好电池。现在比亚迪有很多车在运行,很多时候电池出现问题了,反过去推70是在BMS上出现问题了,没控制好给他设置的界限,导致他本身有问题,导致电池发生失效。所以我们觉得BMS的标准还需要做一些调整。
还有一个是设备层面的因素。比亚迪基本上都是自动化的设备,这些关键的设备现在基本上都是进口的,我们希望国内相关的产业链也能够做一些支持或者提升。
在回收利用方面,比亚迪从2012年开始陆续投放车辆,到现在已经有4年多了,电池的回收利用问题会慢慢呈现出来。我个人觉得,回收利用大的问题是在电池判定标准上。电池的价值判定需要有一个标准和客观中立的第三方来判定。
车厂来判定价值,肯定希望卖的越贵越好,储能电站或者其他的回收企业来判定,肯定希望卖的越便宜越好,因此判定的标准需要各方都觉得有一定利润可赚,才能有效推动这个事情。相关部门可以把电池回收利用的标准制定下来,如可以做储能电站应用的标准、给移动基站、通讯基站应用的标准、报废标准等,为电池的回收利用提供指导方向。
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