中国储能网讯:2017年4月24-26日,第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉大酒店圆满召开,来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表,围绕产业热点话题,发表了一系列精彩演讲,中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。
大会期间,宁德时代新能源科技股份有限公司总裁王威,在“通信储能专场”,以《新型储能锂电池及通信行业储能应用方案》为题发表演讲,现将演讲主要内容发布,以飨读者。
王威:大家下午好!首先介绍一下我们公司,宁德时代新能源是2011年成立的,去年我们的锂电池产值是6.8个GWH现在排在全球第三,第一是比亚迪,第二是日本的松下,第三就是我们,产值大概有150亿。第二个是我们公司的情况,大概在专职研发人员有1000多人,包括博士有150多人,海归20多人。我们投资了4亿建设检测中心,应该是国内最好的之一。我们锂电的专利超过了1700家,这是我们目前给汽车行业的应用,几乎国内主要的车厂我们都和他们达成了合作,国际上我们跟宝马、大众、尼桑和标致达成了战略合作,所以目前我们在汽车领域做的还是比较好。
第二个介绍一下我们的锂电池储能产品。这个就是锂电池技术体系,所以以前我开玩笑说做锂电池就跟下围棋一样易学难经,做出来很容易做好是很难的。从纳米级的量子仿真工艺、从纳米级到米级,颗粒的表征、薄层、负荷材料的再从纳米的充放电过程到系统热防振设计到很多技术门类,所以说锂电池要把它做好是非常困难的。我们现在产品战略一个从材料的锂电池研究到电池垫新的制作然后电池电箱到最后循环再利用,我们收购了国内第二大的锂电池企业,就是最后锂电池可以完全回收。这是我们最新的产品,这是我们主要的产品,就是发电侧、用电侧和配电侧。
我想讲一下今天下午重点要报告的内容就是新型储能锂电池,这是我们现在推出来的新型长寿命锂电池,目前容量是120AH我们的功率密度是每公斤135个瓦时,使用温度是负30度-55度,存储温度是负40度-60度,最主要的特征是寿命比较长,我们的设计寿命超过一万次。这是锂电池跟其他电池不同的地方,就是说在25度的环境下100%的DOD我们目前的寿命要超过一万次,实际上我们的设计能够达到16000次,这样的我们可以大大的降低度电的成本。第二个是存储寿命至少要超过15面,其实我们的设计寿命应该是25年以上,技术上做了一些处理,一个是选择特殊的石墨烯,第二个就是优化表面处理、优化负极配方、优化正极的配方、电解液的配方改善磷酸铁锂的包裹效果,从技术上的改变来提高锂电池的寿命。这是长寿命电池的充放电曲线。这是温度特性,在负20度的情况下能放出83%的容量和71%的能量,所以在高温性能和低温性能都应该还是不错的。这个是刚才我说了我们的设计寿命超过了一万次,这个东西大家会说会不会是在吹牛?这个就是我们锂电池寿命预测的方法,从单体电芯的模型开始到单体电芯的寿命模型,参数的一致性、寿命模型,电芯寿命的一致性分布到热模型然后再到电池箱或者电池包的模型,电芯的寿命分布我们有一整套的方法评估系统的寿命,这就是电池寿命预测的数学模型。一个是存储寿命就是日历寿命考虑到SED的生长到化学衰减还有衰减机制,意义就是说花较短的存储时间测试整个生命周期存储容量的衰减,能不能达到这么长的日历寿命。第二个就是循环寿命,充放电的收缩到化学衰减充放电循环的时候衰减模型我们想通过用几百次的充放电循环测试来预测整个生命周期的充放电循环容量衰减的情况。这是我们用预测数据和实际数据做的对比,这是我们在2011年生产的电芯取了900个然后来跟我们的预测寿命和实际寿命进行一个对比,基本上就是我们预测的跟实际的匹配度还是比较好的。
第二个是我想说一下锂电池安全可靠性,很多地方有很多误解觉得锂电池不安全,所以我想这块也重点讲一下。一个是我们锂电池的安全可靠性设计,从机械设计、电芯设计、软硬件体系仿真和测试验证来支撑安全可靠性。这是我们系统可靠性设计,首先就是电芯的一致性就是制造电芯的一致性,第二个通过特有的风阻这些技术来提高存储的一致性。第三个通过热仿真、结构仿真、冗余设计来提高热设计。第四个是汽车级的管理系统包括在线式的主动均衡再到智能化的电池监控系统再到线上线下的测试印证,这就是可靠性设计的流程。我们可靠性设计的理念就是可靠性的浴盆曲线从早期的失效测定到软件的BUG、硬件、工艺,第二个就是用户使用过程中的追求最低的失效率。之后再到使用的晚期主要失效模型,通过这三个部分的分析和研究保证电池的长寿命和可靠性。这是我们自动化的生产线。这个锂电池是遵循着汽车产品的开发流程,跟目前我们CATO的储能电池和汽车电池实际上是同一款的电池,这是电池系统的安全性设计,我们觉得锂电池的安全分成了几个部分,一个就是机械安全,机械安全又分成几个部分,振动、冲击、跌落、针刺、挤压就是造成电池破损的,这是机械安全。第二个就是电安全,外部短路、过充、过放。第三个就是热安全,热稳定性的、热冲击,上面这几个都是国家最新的31485要求所标准的,31485要求动力电池安全性的要求。我们公司自己加了两项就是强制的失效试验和热扩展试验作为企业标准来保证锂电池的安全性。
对电池安全性的有一个分级,第一级没有影响,第二级被动保护激活,第三级是电池损坏,第四级是发生电池破损以后的泄露,但是泄露的质量少于电解液质量的50%。第五级是破裂,第六级是着火,第七级是爆炸。但是就是在锂电池被滥用的情况下,不是正常情况下我们要求所有的电池产品的安全等级应该是小于四级,这是我们国家31485或者以前的QCT743的标准下电池滥用测试的情况下能够达到的安全等级,比如说过放电,那电芯达到2级模组也是达到2级,过充电芯达到2级模组也达到2级。短路、跌落、加热、挤压、针刺,最大针刺的情况下相当于电池充满电以后一组电池短路最多达到4级,刚才大家看到4级其实就是质量发生漏气并且质量损失大于电解液的50%,但是不会破裂、熄火、爆炸,相当于我们有一个安全阀把里面的压力泄放出来,所以其实是电池在极端的滥用情况下锂电池达到国家31485或者QCT743安全标准的动力电池,在滥用的情况下都是安全的。别的电池如果充满电政府去接会发生什么情况?所以说锂电池是很安全,这是磷酸铁锂的。这是测试的报告和现场的情况,短路、过充、挤压这是现场的。挤压电池就已经挤的很破了这是我们达到的电池安全标准,之前各种认证QCT743、31484、31485、31486。这是上次我们跟中国移动交流的时候提出来,说你这些所谓的安全性虽然都做到了万一失效了怎么办?这些安全措施万一失效了怎么办?这就是我们做的效果,就是在一个电池箱里面放了6组电池我们在其中一个电池里面把它故意加热到热失控状态,当热失控之后最多电池是冒出这些白烟在11分钟加热失控以后冒出白烟之后烟气消失,到120分钟以后箱内温度降到常温我们把它拆解开就发现第一是只有冒烟第二没有看到明火,我们拿来破坏的电池坏了但是也没有扩散到其他的电线。电池在被滥用的情况下出现问题的时候也不过如此,肯定没有火。现在动力电池是非常非常安全的,所以我也想借这个机会给大家做一个澄清,因为社会上各种各样电池关于锂电的传言非常多。这是热仿真设计和机械仿真设计,我们在做系统的时候都会进行这样的仿真。
这是我们在行业的应用,我们提供的电箱循环寿命超过一万次。这是我们可以用长寿命电池在电信行业应用上面就是我说的可以做移峰添谷,以后的应用都是后备电池无论是在基站还是ICT、数据中心、机房都是黑被电池。因为有了长寿命电池之后其实可以做在线式的利用峰谷价差来做,可以很快的实现投资的回收。最左边是北京市的峰谷价差,北京市一天有两个峰,那么峰谷价差了1.01元,如果跟尖峰比1.13元价差还是比较大的。锂电和铅酸电池的差别在哪里呢?就是我可以一天做多个循环,除了峰谷之外还可以峰平。像上海是一天有三个峰相当于锂电池一天可以充放电三次。如果大家算下来,这个东西也是合理的,一天三次一年加上维护就一千次,十年就一万次。如果是15000次那是15年,其实锂电池所谓的寿命15年它的意思是容量下降到了80%不是寿命的终结,还可以用,这是跟铅酸电池不同的地方。这就是长寿命的锂电池出来之后可以把以前我们在电信行业后备的应用可以改为在线式的应用。这是以前做的一个在基站电池充放电的工作模型,我就不讲了反正就是峰的时候放电,谷的时候充电,其实调节起来非常简单就是控制电源通过软件时间控制端口电压就实现电池的充放电。另外就是我们在长辈做的4MW和16兆瓦时的项目,这是2015年做的15兆瓦、18兆瓦时的在青海格尔木做的光储项目,这是目前国内最大的商业光储应用。这是美国做的调频项目,3兆瓦1.4个兆瓦时,用集装箱的方式做的调频项目。这是在隧道做的光储微网的项目,为了隧道的照明。这是集装箱式的一体化充电站,就是把储能和充电系统集中到一个集装箱里面。谢谢大家。
(本文根据现场录音整理,未经本人审核)