萬向A 一二三股份公司高級工程師石先興:萬向動力電池技術進展
發布時間:2017-06-21 18:29:00
關鍵詞:石先興鋰產業高峰論壇

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圖為萬向A 一二三股份公司高級工程師石先興發表演講


  今天給大家匯報的題目是萬向動力電池技術進展。電動汽車產業在國家政策的正確引導下,已經順利地渡過了一個培育期,進入了一個快速的成長期。工信部提出一個目標,就是2020年,我們的動力電池電動汽車的年產銷量達到200萬臺,東營近年來動力電池的產銷量快速增長,大家可以預測到的是動力電池必定進入一個淘汰的時期,根據預測,2020年,累計動力電池將達到一個驚人的數字,12萬噸到17萬噸,如果動力電池不基于一個合理的處理,會帶來資源的浪費同時對環境可能帶來一個污染問題。

  另外一個就是我們也注意到,國家現在也在逐漸地關注動力電池對環境的環保的問題,推移動力電池至少有70%到80%的電量,如果這個電量不加以合理利用直接加以報廢,實際上很大程度上這也是一種資源的浪費。

  我們可以看到近年來特別是碳酸鋰的價格,2014年到2015年價格快速增長,特別是進出口的價格,今年1月份到現在,價格增長75%以上,原材料的上漲倒逼著我們這個產業開始關注回收這個話題。

  國家2006年開始逐步發布了一系列的法規,開始關注回收電池的利用。包括2016年和今年2月份國家相關部門出臺了一系列的法規,包括要求動力電池進行一個行業規范條件和進行合理的規范管理的暫行辦法,它明確提出來了,對符合要求的動力電池進行梯次利用,比如說家庭式儲能等等。

  針對于回收環節,不同的工藝有濕法也有干法回收,濕法回收明確提出來,第一個,進行水資源進行在線監測,不允許有水的排放,包括水車的污染。第二是明確對機體的監測,盡量不要帶來大氣污染的問題。

  此外,結合物聯網大數據的手段建立可追溯的管理系統,國家鼓勵動力電池的模塊化的標準設計。第三個是落實了生產責任制的制度,明確了汽車的生產企業作為第一責任主體進行電池的回收。因此,完善推進廢舊電池的梯次利用和回收試點。

  第二部分是關于梯次利用,在國外像日本和美國的一些企業,他們一些做法值得我們借鑒,比如說在日產公司,早在LEAF上市之前,就在著手解決將來可能的梯次利用的問題。關于梯次利用有三個要求,第一個就是電性能的要求,第二個是考慮到特性電池的經濟要求,第三個是成本要求。

  此外針對梯次利用,比如說通信備用電源也要滿足具體的行業標準,因此梯次利用我們需要主機廠、動力電池生產企業、回收企業包括消費者共同的努力。這是一個動力電池我們實際上在做的一個實驗,就是動力電池第一步把它進行PACK級別的拆解,進而拆解成SEEL級別。我們第一個僅就它的外觀有沒有泄露和變形的問題,第二個就是我們看著它的電化學性能滿不滿足要求,比如說容量恢復率、容量保持率等等,第三個我們也看它的安全性能是不是滿足要求,包括過充、過放、擠壓等測試。只有經過測試的動力電池,從而再進行一個重組,進行一個梯次利用,應用在UBS電源等等。

  看起來梯次利用大家都很歡欣鼓舞,覺得這是一個很好的領域,但實際上根據我們做下來之后發現這個蛋糕實際上并不太好吃,為什么這么講?就是我們把電源做好之后,我們想到一個點,就是用在通信基站的備用電源,但事實上這個模塊我們去推廣的時候遇到了很大的阻力,因為通信基站第一個它的價格不是那么敏感,比如說現在通信基站降成本的壓力不是很大,第二個是通信電源領域目前都是一把手負責制,我們知道通信基站沒有問題還好,一旦是你使用備用電源,就是梯次利用的電池出現問題之后,大家就可以追責,因此他得愿意承擔相關的責任。

  所以我們講梯次利用還有一個很關鍵的點就在于目前國內的生產電芯有圓柱的,有方形的,有軟包的,各種容量也不一樣,結構也不一樣,我們怎么樣推出一個標準化的結構設計,來進行一個規?;奶荽卫?,這也是一個很關鍵的點,這些都需要我們來進行克服。同時在這里我們提出一個概念,現在目前的梯次利用電芯,都是考慮結合自己產品的特點,我們把它結合目前比如說通信基站的一個標準來進行設計,大家進行一個結構設計的時候發現,有很多阻力,要么就是寬度,要么就是高度,總之要相差一點點,很難做到剛剛好。如果反過來反向設計呢?我們覺得主動型梯次利用,在設計電芯的時候,比如考慮設計成指點尺寸的一個模組,考慮這個模組在電信基站,比如5到8年之后進行淘汰之后,直接用來直接在模塊級別拆解,直接用在通信基站或者是家庭備用電源等等,這個從理念上講應該是行得通的。

  這是我們梯次利用的一個例子,我們首先把萬向這應該最早是在青島電動大巴上淘汰的動力電池,淘汰下來之后把它拆借到SEEL級別之后,將達到16伏的電芯,再進行三組的串聯。這個模組是根據儲能的備用電源設計的,我們主要的目的是驗證梯次利用的技術可行性。

  這是我們的梯次利用的一個具體的場景,我們考慮在這個室內的EDS配電,當時是機聯5臺。第二個場景是室外太陽能基站。第三個是室內的基電的一個模組。我們這里小規模梯次利用的基礎是有可行性的,關鍵是在成本控制,以及用戶的調節心理是梯次利用的關鍵的一個步驟。

  接下來介紹一下電池回收,我們承擔這個項目的時候,在杭州我們建了一個回收線,回收的一個工藝步驟,第一步包括放電處理,第二步拆解拆除分離,第三步材料回收,很關鍵的點是密閉的氣體回收系統,以及檢驗的循環系統,要保證整個拆解的過程中是沒有水資源的排放。

  這是一個我們的一個具體的例子(ppt),再生循環,密閉的氣體回收,包括分離,電解液的情況主要是處理六氟磷酸鋰及負極材料的回收,目前我們這個小組每天可以處理100公斤,回收率達到90%以上,同時實現三元的處理。

  這是我們回收的產物,包括這里面是一個隔膜,薄鋁膜和回收上來的正負極的材料的分極,我們把它進行一個修復,所謂的修復就是我們做了一個解析,我們發現剛剛被拆解下來的粉末材料,因為它是推移后的粉體,因此里面有很多的雜志項,比如我們發現的一些磷酸鋰、磷酸鐵等等,我們經過一個混合器,在適當的溫度下進行一個處理,可以實現磷酸鐵鋰的修復,從而提高可逆的容量,下一頁有具體的數據。我們發現經過一個修復的材料循環的穩定性,相比于一個微處理的新鮮的材料,它是有保障的。

  同時我們也證實了,這種混合器下的溫度可以促進鋰的修復。

  此外針對這個回收線的回收粉體做了一個測算,因為大家都非常關心梯次利用究竟有沒有經濟收益,我們結合自己的處理線收集的數據,針對磷酸鐵鋰我們530到8830磷酸鐵鋰收益低于它的支出,因此基本上是一個可回收的過程。針對8830的電芯,在進行一個回收處理之后,我們測算了一下經濟成本,我們發現它大概有一個3萬的經濟收益,這是基于20的測算。所以我們講三元電芯,有鎳鈷等元素,其實是有經濟元素的。

  借此機會我們介紹一下萬向A一二三,我們在全球有三大制造基地,第一在美國底特律自動化生產工廠,第二在杭州,生產軟包裝電芯,目前杭州建立3GWh的生產線。此外我們在常州有一個圓柱形電芯生產工廠,主要是給一些保時捷,邁凱倫、法拉利提供高倍率1860、1870電芯。另外一個是研發中心在波士頓和杭州包括在密歇根有三個研發基地,其中在波士頓研發中心是偏向于材料開發,目前大概總共有將近80個人左右,全部是專門研究材料以及電芯的開發這一塊。

  在杭州我們重點側重于從材料到電芯到模組的開發和研發,最后在底特律這邊我們還有專門從事低壓模組開發的團隊。這是我們的科研條件,這個圖片(ppt)主要是在介紹杭州的,我們覆蓋是從材料分析到電芯設計到電池系統評價。這是系統的介紹,包括模塊設計,包括系統級別的仿真,熱管理仿真,電氣設計,目前我們有一些國際客戶,包括國內的廣汽上汽,這是我們產品介紹,總得說來分兩端一端低壓12伏48伏的值,高能電芯,低壓關注在高功率的電芯,關注在成本的降低,另外高壓我們專注于安全和壽命,很關鍵的一點是電芯的成本。

  最后小結,目前我們梯次利用已經證實了它的技術的可行性,關鍵是要如何控制它的成本,包括目前很大的一個成本來源于電芯的運輸以及拆解成本,結合市場上目前各家的型號和產品結構五花八門,我們事實上接下來要考慮的,我們行業內包括我們政府也要考慮怎么樣組織,至少電芯在模組級別要實現標準化的設計,從而有利于我們在梯次利用的時候,實現標準化的主動型的梯次利用的設計。另外就是磷酸鐵鋰電芯回收經濟效益一般,但是基于三元的回收效益是可觀的。還有我們也注意到鋰鹽,目前它開發的成本大概在1萬5每噸,但是它的銷售價格目前在13萬到15萬每噸,未來的合理價格在4到5萬,但是不管怎么樣,回收電池提升之后的電芯回收了之后,我們也考慮鋰鹽的回收,事實上我們證明可以實現鋰的回收。

  最后再次謝謝百人會提供的平臺,感謝現場的專家朋友聽到最后。

  動力電池行業現在過了培育期,進入快速成長期,希望大家堅持到最后活下來,往往堅持到最后的企業勝利,謝謝大家!

 ?。ǜ鶕l言整理,未經本人審閱)



稿件來源: 電池中國網
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