商用车|荣盛盟固利杨道均:荣盛盟固利高功率电池在商用车上的应用( 二 )


电池从客户的需求、要求开始 , 怎么做高高功率电池?这是一个路线图 , 首先是模型开发开始 , 做1D或者3D的热电耦合模型 , 基数的耦合模型我们做大量数值的仿真 , 基于敏感性的分析和模型范围的一个界定 , 同时做性能的对照实验 , 基于性能对照实验可以输出各种参数 , 不断去优化这个模型 , 用这个模型之后我们可以得到这么一些非常有用的结论 , 一个就是电池设计这块本身指导我们的方向设计 , 第二个是定应用策略 , 怎么定SOX的策略 , 同时做寿命的预测和安全的分析 。
具体来说对电池正极来说怎么做高功率电池 , 第一个需要把材料颗粒度变小 , 可以提高锂离子迁移的速度 , 缩短反应路径 , 同时在整个电极里面构建点线面的导电网络 , 同时选择非常好的包裹的纳米涂层 , 同时不影响扩散 。
在负极这块 , 比如无定型炭 , 表面造孔 , 加低内阻粘结剂 , 同时自主开发高功率的电解液和负极做更好的兼容性 , 这样能够非常的提升电池寿命 。
在热电耦合方面 , 做热电耦合的模型 , 电极设计和敏感性参数的分析 , 做不同策略下的析锂边界 , 同时做电池结构的设计 , 分析不同结构情况下的SOC场的分布 , 温度场的分布 , 包括能量场的分布 , 选择更合适的结构 。
同时在离子浓度方面也做了大量的工作 , 这是DoD达到21% , 这是一个模型 , 分为均匀模型或者不均匀的两种模型 , 采用梯度化的设计可以有效打通锂离子电极的传输路径 , 从而提高高功率的性能 。
寿命这块也是基于三电极的分析 , 我们可以知道电池在不同循环次数情况下正极电位负极电位的变化 , 我们知道这个电池影响寿命的因素来自于正极还是负极 , 后面怎么做改进 。 包括应用策略 , 可以通过少量的不同倍率不同温度的电池循环基础数据 , 结合Newman电化学模型 , 进行衰减机理辨识 , 建立电池的电化学模型 , 可以预测其他温度、倍率、SOC区间的容量衰减情况 , 发现电池衰减速率跟温度 , 倍率的关系 , 经验证 , 计算结果的误差小于1% 。
同时做大量安全设计的工作 , 从电芯层面 , 从正极、负极、隔膜电解液本身 , 包括电池管理设计 , 做整个电池安全性方面的提升工作 。
基于这些电池的技术 , 接下来我就汇报一下荣盛盟固利电池产品实际应用的情况 。 我们有四代产品 , 第一代产品是09年开发出来的 , 是8Ah的 , 第二代替是17年开发出来的 , 是48/37Ah的 , 第三代产品是2019年的 , 有25/64Ah , 第四代产品是预计2021年SOP , 这个产品循环寿命会比之前提升20%以上 , 成本下降30% 。
第一代的混动产品 , 是2009年SOP的 , 是国内第一款的HEV电芯 , 25度最大峰值电流20C , 循环寿命3000次 , 2010年至今累计出口1 , 152 , 000支 , 应用于3万余套室内燃料电池混合动力叉车 , 北美市场占有率75%以上 。 2010—2011年 , MGL与Eaton联合开发并量产国内首个用于客车的HEV动力系统 , 这个系统有5000台 , 平均运行时间超过6年 , 最长的有超过10年 。