邦凱電子曹建華

1、曹建華：動力鋰電池在儲能設(shè)備上的應(yīng)用以下為深圳邦凱電子有限公司技術(shù)副總監(jiān)曹建華博士演講的文字實錄： 深圳邦凱電子有限公司技術(shù)副總監(jiān)曹建華博士【主持人：毛煥宇】下面的一位報告的是曹建華博士，他是技術(shù)副總監(jiān)，在鋰離子電池行業(yè)從事多年，具有豐富的鋰電池研究經(jīng)驗，對手機、數(shù)碼、筆記本電腦、電動工具、電動車各個方面領(lǐng)域的鋰離子電池進行了深入的研究，在鋰離子電池制造尤其是安全方面有可靠性的方面做了多像卓有成效的工作，在安全關(guān)于電池的分析有巨大成果，已經(jīng)申請了專利14項，發(fā)表論文很多篇，下面歡迎曹博士為我們演講。 【曹建華】各位朋友下午好！大家都是做鋰離子電池技術(shù)或者管理這些同仁，上午楊院士講了很多關(guān)于能源

2、在發(fā)電領(lǐng)域的這樣一些工作，這樣的一些工作比如我們的電網(wǎng)總是有供需不平衡的時候，供需不平衡的時候電怎么樣去運用充分？這是我們需要解決的一個問題，這就需要用到我們所說的儲能的裝置。第二是清潔能源，比如風(fēng)能、太陽能、潮汐能、地?zé)嵋约八?，這些東西并不是說在任何時候它的發(fā)電量都是一致的，都是穩(wěn)定的，比如說太陽能，只有在白天有太陽的時候才能發(fā)電，這個時候往往也是我們水電或者是熱電相對比較充分、充足的時候，這時候這些電往哪里放等到晚上來用，也需要我們的儲能裝置。風(fēng)能也是同樣的，風(fēng)不是隨時都有的，有時候是2級風(fēng)，有時候是7、8級風(fēng)，這時候的發(fā)電量也不太一樣。這個時候就需要我們的儲能裝置來做一些錯峰用電或者是

3、儲備用電的功能。 毛老師剛剛講的都是去年和前年開始大家和關(guān)心的就是動力鋰離子電池，實際上大家一致認為動力鋰離子電池主要是在電動汽車或者是電動摩托車等等這樣的一些交通工具上應(yīng)用，這個也是當(dāng)前最熱門的話題。但是這是不是是我們大容量鋰離子電池的唯一的用途呢？我當(dāng)然會說“NO”，實際上還有另外的很多的方向、很多的工作可以做。我們不是說需要所有的我們這個行業(yè)的人精力都集中在電動汽車，我們還有其他很多的領(lǐng)域可以應(yīng)用到我們的鋰離子電池，并且這個市場也很巨大。比如說我們的儲能用的鋰離子電池大約每年我計算了一下規(guī)模也差不多有300億美金的一個市場份額，也是相當(dāng)大的一個規(guī)模。今天我主要講一講我們邦凱在鋰離子電池應(yīng)

4、用到儲能這樣一些裝置領(lǐng)域上的一些應(yīng)用和經(jīng)驗跟大家分享一下。 儲能裝置目前主要還是一些小的能量領(lǐng)域的應(yīng)用，比如說這個東西（PPT）它就在我們的外面太陽能路燈，就在會展中心前面和市政中心之間的路上，這個也是用鋰離子電池的。這是一個太陽能的草坪燈，這個相對容量比較下，可能只有4AH或者是5AH，因為它用的是一些LED可能容量比較小。這個方形的是UPS，一般我們用鉛酸的UPS，一般是用電源箱和電池箱是兩個“箱”，因為前鉆電池體積比較大，又比較重，放到一個箱里面放不下，并且搬起來也很困難，所以分成兩個箱。但是用了鋰電以后我們很多的便攜或者是可移動的UPS電源可以放到一個箱子里面去了，把電源和電池放到一塊

5、。這個是一個在沒有什么人煙的地方用這個風(fēng)光互補發(fā)電的發(fā)電儲能，然后做一個通訊的信號用的儲能的小型的電站。這個是我們在很常見的高速公路邊的或者是路邊的太陽能的警示燈，白天用太陽能充電，晚上靠這個放電。所有的這些我只舉一些簡單的例子，實際上這并不是我們所有儲能電池的應(yīng)用，我們還有一些大型的電站或者是一些大型的基站或者是一些電腦通訊網(wǎng)絡(luò)的運用。 剛剛毛老師提到了在電動汽車領(lǐng)域有很多的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)我們都很難實現(xiàn)，但是就我們儲能裝置來說可能實現(xiàn)起來相對就容易一些，他的電壓沒那么高，很多領(lǐng)域，電流沒有那么大，容量也沒有那么大，所以說我覺得在我們這個儲能裝置領(lǐng)域里面的應(yīng)用可能更容易實現(xiàn)一些，針對我們中國的

6、企業(yè)來說可能更現(xiàn)實一些。這個領(lǐng)域基本上從目前我們的一些客戶的要求基本上就是從12V到72V這樣一個要求的儲能裝置的電壓，容量大約從5Ah一直到100Ah都有。這個儲能裝置比如說太陽能裝在郊外，白天充電晚上放電，一天一個循環(huán)，一年365個循環(huán)一個都少不了，十年3650個循環(huán)，一個都少不了，這個不是人為能夠控制的，就這么多。所以它需要很長的循環(huán)壽命來支持。有些領(lǐng)域他可能是應(yīng)急用的，可能一年也不用一次，但是一直處在充電的狀態(tài)，這時候就需要他儲藏的壽命相對長一些，還有很多的電源任何時候處于一個充電態(tài)，這對電池和它的電源管理系統(tǒng)也有一定的要求，他有可能也還會有一些脈沖的大電流放電，不同的領(lǐng)域有不同的要求

7、，可能相對復(fù)雜的環(huán)境高溫、常年的低溫或者是整棟的環(huán)境上在使用。 種種要求來看，我個人認為鉛酸電池由于大家擔(dān)心他的鉛的毒害性，以及鉛酸電池最后的回收成本在逐步提升的問題上，錳酸鋰由于它的循環(huán)性能不能滿足這么高的一個要求，所以說我覺得用磷酸鐵鋰是可以解決我們這個儲能用的鋰電池的一個需要。這是邦凱單體50Ah的電池，用四個串聯(lián)形成14V50Ah的電池組，運用到小型的儲能電站里面，這是運用的情況，當(dāng)然這12V還要繼續(xù)做一個串聯(lián)，這只是一個模塊，模塊還要做一個串聯(lián)，串聯(lián)以后有一個組合的模式。這個地方我不知道它是什么地方，聽說是草原還是沙漠，那個地方?jīng)]有人，高溫、低溫什么樣的情況都有，也沒有人管，所以說在

8、我們的一些防滲透、防水、防高低溫的變化，以及風(fēng)力大小和陽光強度造成的充電電流的一些經(jīng)常性的變化，這些都需要我們的電池具有這個耐受性。這樣的一個需求我覺得是未來風(fēng)光發(fā)電的領(lǐng)域很大的一個需求量的東西。 這是我們給中國人民解放軍南海艦隊的艦載的電源，軍艦上用的后備電源，這個充好電以后可能一直不會用，只有在它需要的時候才會啟用這樣的一個電池，這個是36V5Ah，這個電池我們沒有采取前面的一個單體的50Ah的做法，而是采用了一個12串5并的一個方案，用10Ah的單體電池來解決的。這樣是經(jīng)常在海上作業(yè)鹽霧環(huán)境，抗鹽霧環(huán)境和抗超市環(huán)境的一個要求，從整個的組合需要我們有這樣的一個設(shè)計。在我們很多的領(lǐng)域大家考慮

9、了很多，但是在結(jié)構(gòu)設(shè)計的材料選用方面可能考慮得不是太充分。 這個也是很有意思的一個東西，是我們一家的客戶，大家都有車，一有問題都進4S店維修，這是一個四輪定位儀，在車行里面需要推來推去進行一個四輪定位。這個定位要求精確度很高，要求它的放電電流的平穩(wěn)性要相當(dāng)好，另外因為它的維修車間里面人也比較多，所以安全性的設(shè)計也非常重要。這個東西要推來推去，還需要它小巧靈便，這個我們是采取了兩個12Ah的電池串聯(lián)的方式來結(jié)果它的一個后備電源，充電以后再放電這樣的一個應(yīng)用的需求。 這個是一個PortablePower，這個紅色的是一個便攜式的電池包在家里充電以后可以拿到野外應(yīng)急的時候使用，這是一個像筆記本電腦一

10、樣的便攜式的太陽能的充電包，打開了以后只要把它放平太陽直射到太陽能的電池上進行充電，下面這一塊就是一些聚合物的電池。這兩個東西屬于便攜式的一些儲能裝置，所以說儲能裝置實際上它的應(yīng)用領(lǐng)域很寬泛，由大到小都有運用。這樣的一些東西實際上從我們的考慮來看，目前我們做了一些工作，比如說我們在高倍率的方面就能夠滿足便攜式的脈沖的放電，這個是我們未來滿足不同領(lǐng)域的一個儲能裝置我的一些想法和我們在做的一些工作。 可能客戶還是需要更高的能量，即使它不更安全，但是也需要更高的能量。目前我們大概做到了磷酸鐵鋰18650做到300Wh/L，未來可能提升到330Wh/L，更高的放電倍率要求目前我們是做到25C的倍率放電

11、，未來有的客戶需要提到40C，右邊這個圖是我們不同倍率放電的一個曲線比較，在25C倍率上大概還有100%多一點，這個電池由于它的表面溫度在25C放電大約是68度多，所以具有相當(dāng)好的一個容量發(fā)揮，因為溫度高了。 這是更高的一個循環(huán)壽命的要求，有很多的途徑應(yīng)該說可以做得到，綜合地來說有兩個方面，一個方面是從我們的材料、設(shè)計和制程控制，這個方面是一個途徑。第二個途徑是從左邊來看是一個降低我們100%DOD放電可能降低到80%，把這個深度降低了，應(yīng)該是一個很好的途徑。左邊這個藍色和紅色的曲線是從3.65V放電到2V循環(huán)300次的一個壽命曲線。綠色和黑色的曲線是充電到4.2V放電到2V這樣的一個循環(huán)的壽

12、命曲線。中間大家可以看到在100次以后他們相差很大了，所以說降低放電的適度也是提高我們鋰離子電池使用壽命的一個很好的辦法，如果我們這個材料或者是其他方面無法突破這也是一個辦法，可能比較折衷一些。 右邊這個是我們電池作2802次的循環(huán)獲得的一個壽命曲線，最后和初始的容量比容量保持大約在84.7%，但是這個還沒有達到3650次十年的壽命要求，每天一次還再繼續(xù)做這壽命實驗，當(dāng)然這只是單個Cell的電池的訊混壽命，如果是電池組的話，就要考慮剛剛說的一致性的要求，它的性能壽命可能會下降很多，不能滿足我們這十年的要求，可能只能到八年甚至是更低。 未來在儲能裝置上可能有一些更多的新的要求，或者對這個環(huán)境更多

13、的適應(yīng)性、更強的一些適應(yīng)性的要求，這個途徑可能我們需要用到一些改性的正極，通過對磷酸鐵鋰繼續(xù)做一些摻雜改性，還有更好的負極材料，穩(wěn)定性更好。功能性的電解液以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的提升，還有是我們制程當(dāng)中的一些控制。 我介這個話題和我們探討一下我們鋰離子電池在更多、更寬泛的領(lǐng)域的一個意義，希望我們鋰電的同行業(yè)積極地開拓自己的思路，不要就一個勁地鉆到電動汽車里面去了，我覺得這對我們的行業(yè)發(fā)展不是一個太有利的狀態(tài)。謝謝大家！ 【主持人：毛煥宇】謝謝曹博士的發(fā)言，下面看有沒有什么問題？ 【現(xiàn)場提問】您好曹博士，我想問一下現(xiàn)在在世界范圍內(nèi)，我覺得應(yīng)該是日本在鋰電池的行業(yè)處于絕對領(lǐng)先的地位，我從有一些渠道也看到了，

14、日本電池現(xiàn)在的正極材料錳酸鋰做得也還是比較好的，磷酸鐵鋰并沒有說像中國廠家現(xiàn)在說的這么追捧的地位。我想問一下當(dāng)日本產(chǎn)的錳酸鋰的水平在我們國內(nèi)我們可以已經(jīng)生產(chǎn)出跟日本的錳酸鋰同樣的水平，我們的成本大大降低，你覺得這個錳酸鋰能不能用在未來的動力電池的領(lǐng)域？還有一個問題，我想問一下你為什么選擇了磷酸鐵鋰而不是錳酸鋰？謝謝！ 【曹建華】第一個問題，錳酸鋰和磷酸鐵鋰相比大家都清楚，第一個是安全性方面的差異，第二個是對耐熱環(huán)境耐熱型的差異，錳酸鋰這兩項都比磷酸鐵鋰低。磷酸鐵鋰唯一的優(yōu)勢就是在它的成本低，這個“低”如果我們最后考慮使用成本的話，那實際上磷酸鐵鋰可能最后遠遠低于它，把采購的成本和使用成本最后加到一塊，壽命成本加到一塊的話。你所說的如果說我們在日本的同行界做出錳酸鋰跟磷酸鐵鋰一樣的好，為什么不用錳酸鋰呢？一定會