影響客車業|微宏何欣:從用戶角度思考動力電池係統設計

我今天主要匯報四個(ge) 維度的思考,第一電池行業(ye) 的現狀和趨勢,第二微宏快充電池的一些基本特性和其他鋰電池的對比,第三快充電池目前產(chan) 業(ye) 化的情況和我們(men) 市場應用的情況,第四對微宏團隊的背景和我們(men) 未來的發展規劃做一個(ge) 匯報。
在我開始講之前,我想跟大家分享幾個(ge) 小小的案例,今年在美國舉(ju) 辦的世界創新論壇上,美國前能源部部長、諾貝爾獎獲得者朱棣文,他提出了對汽車動力電池的一些期望,未來的電池應該可以在滿電的狀態下讓車輛行駛200英裏,通過二十分鍾快速充電,讓汽車再行駛100英裏。大眾(zhong) 對電動汽車提出的技術要求是充電15分鍾續航300英裏。
實際上在我們(men) 現在動力電池的應用中,還是存在非常多的問題,第一個(ge) 就是續航裏程比較短,第一是電池的能量密度不夠高,第二充電速度比較慢,第三成本高,第四在嚴(yan) 寒酷暑下,電池的性能表現會(hui) 比較差。比如我在北京的一些朋友,他們(men) 在冬天開電動車碰到沒電的情況下,要開到充電站去加電,首先可能要在寒風瑟瑟中排上兩(liang) 個(ge) 小時的隊,另外把電池充到大概可以跑還要充半個(ge) 小時,因此電動汽車在冬天的使用感受基本上是非常差的。我和朋友開玩笑說,買(mai) 這些電動汽車的用戶可能都要買(mai) 一個(ge) 有加熱功能的羽絨服,因為(wei) 冬天續航裏程本來就就會(hui) 降低,開空調能耗就更大,用戶基本上不敢開空調。
今年我參加了夏季的百人會(hui) 論壇,論壇上歐陽明高老師提到,國家製定的戰略就是到2020年我們(men) 要推出300瓦時每公斤的鋰電池,但是鋰電池真的做到這麽(me) 高密度的時候,它的安全性挑戰就變得非常大。特斯拉作為(wei) 電動車的一個(ge) 先行者,在今年推出了一款P90D,這個(ge) 車一次行駛的裏程是三百英裏。事實上這台車上電池的壽命基本上隻有八百次。這是基於(yu) 用戶一個(ge) 星期充一次,在八年的壽命周期裏,一共是四百多次電池的需求壽命,這樣八年質保是可以做得到的。特斯拉在全球也做了很多超級充電站,主要是為(wei) 了解決(jue) 我們(men) 用戶裏程的焦慮,就是我們(men) 開到外麵的時候,這個(ge) 車沒有電了,你可以給它快速充電,不過我們(men) 跟特斯拉工程師交流下來了解到,他們(men) 是非常不希望你去做快充的,因為(wei) 快充的情況下這個(ge) 電池壽命衰減特別快。這也說明在不同的材料體(ti) 係下,電池能不能做快充,取決(jue) 於(yu) 它本身的材料體(ti) 係能不能做到這麽(me) 長的一個(ge) 壽命。
所以快充其實涉及到兩(liang) 個(ge) 非常重要的問題,第一就是在快充情況下,壽命到底能做到兩(liang) 百次,一千次,還是一萬(wan) 次?第二到底什麽(me) 叫快,原來的六小時的充電,你把它做到一小時也叫快充嗎?
微宏一直做得是十到十五分鍾快充,不改變大家在燃油車時代留下這麽(me) 一個(ge) 習(xi) 慣,可以把車開到加油站,中間上個(ge) 洗手間,這樣的模式我們(men) 認為(wei) 是真正的快充。微宏公司在2008年通過從(cong) 用戶的使用習(xi) 慣來進行分析,製定了三大技術研發目標,第一點就十分鍾快速充電,第二點我們(men) 動力電池要做到長壽命,同步壽命是汽車工業(ye) 設計裏麵的一個(ge) 準則,我們(men) 動力電池的成本現在已經占到整車40%-50%這麽(me) 一個(ge) 成本,電池如果不能做到跟整車等壽命,那麽(me) 這個(ge) 車的使用成本就實在是太高了。過了三年,四年誰能換得起這個(ge) 電池?第三點就是安全性的問題。鋰離子電池非常不安全,今年三星的Note7發生爆炸的事情大家都很清楚,那麽(me) 大家一定很疑問,經過這麽(me) 多年的發展,為(wei) 什麽(me) 像三星這樣的公司還會(hui) 出現安全問題?就就是因為(wei) 鋰離子電池本身的化學特性所帶來的,所以微宏在今年3月份,在北京水立方發布了不燃燒電池技術,這個(ge) 也是我們(men) 解決(jue) 電池安全問題的終極方案。
這裏是我們(men) 兩(liang) 代的電池產(chan) 品,2009年就推了第一代LpTO鈦酸鋰電池,5-10分鍾可以充滿電,它的壽命是非常優(you) 秀的,兩(liang) 萬(wan) 次的充放壽命,但它的缺點是能量密度低一些,剛才大家也都提到這個(ge) 事情了,不過瑕不掩瑜,它應用的範圍還是非常廣的。右邊這一個(ge) 是我們(men) 2013年問世的LpCO鋰電池,它在保留原來鈦酸鋰快充長壽命的優(you) 異性能上又做了一些升級,就是能量密度大幅度提升了。而我們(men) 將推出的第三代快充電池,能量密度達到了170瓦時每公斤。
我們(men) 把目前世界上主流的一些電池性能做了一些簡單的對比,從(cong) 這張表上我們(men) 可以清晰的看到,鈦酸鋰充電是非常快的,完全解決(jue) 用戶等候充電時間的問題。隨著大規模的應用,產(chan) 業(ye) 化,規模化之後,鈦酸鋰的成本也得到了大幅的下調,整個(ge) 來說產(chan) 品的綜合性和競爭(zheng) 優(you) 勢大大提升了。鈦酸鋰最近很熱門,我這裏簡單說明一下,微宏LpTO鈦酸鋰電池的優(you) 異性能是來自於(yu) 哪裏。從(cong) 分子結構來說,左邊的是石墨的粉體(ti) ,右邊是鈦酸鋰的結構,石墨簡單講就像是一堆撕碎的紙片,它是一層一層的,電池在充放電過程中的過程中,鋰離子在這些層狀結構中的穿梭會(hui) 導致石墨層狀結構發生坍塌的問題;而鈦酸鋰最大的優(you) 秀之處就是它的結構非常穩定,在八年甚至十年的使用過程中,整個(ge) 晶體(ti) 結構都可以保持,屬於(yu) “零應變”材料。鈦酸鋰電池這麽(me) 好,但經過這麽(me) 多年,為(wei) 什麽(me) 它沒有得到大規模商業(ye) 化?其中的原因在於(yu) 鈦酸鋰電池脹氣的問題,一般的鈦酸鋰電池在前一兩(liang) 百個(ge) 循環的時候,就容易發生脹氣,脹氣以後電池就失效了。微宏通過大量的研究,找到了問題的根源,通過對鈦酸鋰粉體(ti) 以及電解液的改性,把這個(ge) 脹氣的難題徹底解決(jue) 掉了。這是在實驗室做的一個(ge) 微宏LpTO鈦酸鋰電池壽命的測試曲線,大家可以看到它在6C充放的情況下,可以達到兩(liang) 萬(wan) 五千次以上的壽命。
我們(men) 的研發團隊有來自美國的,也有來自中國的,我們(men) 做的最主要的工作是基於(yu) 鈦酸鋰材料進行了一係列的升級研發,我們(men) 這個(ge) 團隊在鈦酸鋰電池之後,又推出了第二代,第三代的產(chan) 品,大大降低了我們(men) 生產(chan) 的成本,還有解決(jue) 了很多應用上的,包括安全、能量密度以及產(chan) 業(ye) 化這幾大難題。所以目前我們(men) 在市場上應用已經超過了一萬(wan) 五千台,而且非常驕傲的是我們(men) 在歐洲的市場份額,占到了整個(ge) 2015年歐洲的30%的市場份額。
在中國,我們(men) 的應用範圍也是非常廣,搭載微宏電池的大巴車,每一天都在負責大量運營的工作,我們(men) 跟佛山聯合打造了華南快充的一個(ge) 示範基地,這也是我們(men) 的客戶在使了快充的大把之後,發自內(nei) 心地感覺到它確實非常能夠解決(jue) 我們(men) 公交人運營的需求。所以走到今天,我們(men) 也非常感謝在座的很多客車行業(ye) 的朋友,公交行業(ye) 的朋友,很支持微宏的工作。我們(men) 現在一共有兩(liang) 百零七家公交公司,33家整車廠,都已經跟微宏開展了合作。還有6家其他的,在重工的一些行業(ye) ,包括港口的一些行業(ye) 的客戶。
這是我們(men) 2011年最早在重慶投放的一個(ge) 快充充電站,這個(ge) 充電站跟我們(men) 現在的加油站是一模一樣的款式,車輛在跑幾圈之後回來進行10分鍾的快速充電,完全不影響公交在發車班次,運營調配的習(xi) 慣。這些車輛已經運行了超過五年,單車累積快充八千次,容量衰減小於(yu) 7%,通過重慶這麽(me) 一個(ge) 項目,也確定了微宏的LpTO鈦酸鋰的地位。現在我們(men) 重慶路上在跑的車輛已經超過了1,500台。
這是我們(men) 在德國明斯特參加歐洲的宙斯項目,一共是四台純電動。微宏進入到汽車大國德國的市場,很不容易。明斯特這個(ge) 項目從(cong) 全球一共挑選了六家電池供應商,微宏成為(wei) 了中國唯一的代表。當然,我們(men) 在重慶、深圳、蘇州各個(ge) 地方都有很多的純電動大巴了。北京公交也是從(cong) 2014年開始,從(cong) 原來的慢充以及換電全麵切換到了快充的模式。目前我們(men) 在北京已經交付和在路上運營的車輛已經超過一千台,這兩(liang) 年運營下來確實效果非常好,這裏有一些公交,我們(men) 公交采訪他們(men) 的一些語錄,我就不一一去念了,總體(ti) 來說使用過快充的公交客戶,它的客戶黏性是非常強的,用過了之後都說好。
我把我們(men) 微宏公司的概況做一個(ge) 介紹,微宏動力成立於(yu) 2006年12月份,我們(men) 現在15,000餘(yu) 台的電動巴士在線運營,到現在我們(men) 產(chan) 品是零安全事故。
微宏的前身是做海水淡化和汙水處理的,核心技術是納米超濾膜,我們(men) 原來的這麽(me) 一個(ge) 搞化學、搞材料的團隊,延伸到了動力電池的行業(ye) 。我們(men) 說微宏是為(wei) 動力電池而生的,因為(wei) 微宏原來沒有搞3C電池的背景,我們(men) 就是從(cong) 客戶需要去做研發,目標就是快充,長壽命,高安全,讓用戶真正把這個(ge) 車用得方便,用的省心,用的舒心。
因為(wei) 我們(men) 在英國有一千台巴士的運營案例,在今年的6月9日微宏榮獲了英國的《金融時報》轉型創新商業(ye) 獎,有來自全球140個(ge) 國家參加了這個(ge) 獎項的評選,我們(men) 是作為(wei) 中國的唯一代表,這是中國人的驕傲。
關(guan) 於(yu) 未來產(chan) 業(ye) 化的計劃,從(cong) 2017年開始,我們(men) 有2GWh的投入,到2019年的8月份,我們(men) 會(hui) 推出300瓦時每公斤的電池產(chan) 品,這也是跟阿貢實驗室新合作的一款產(chan) 品,屆時產(chan) 能達到8G瓦時。
最後我想跟各位分享一下,我們(men) 把動力電池比作一棵大樹,我們(men) 覺得它的根就是這三個(ge) 要素,十分鍾快速充電,長壽命,不燃燒,我們(men) 真的把這個(ge) 根牢牢紮在泥土裏之後,我們(men) 的能量就可以像上麵的枝一樣越長越茂密,但如果三個(ge) 最根本的東(dong) 西沒有搞好的話,所有的東(dong) 西都是虛的。所以我們(men) 想跟大家一起來把這個(ge) betway在线官网事業(ye) ,基於(yu) 把這個(ge) 根做好。
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