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新材料在线 锂电年会 | 萬向A123電芯開發總監李凡群:产业链深度协同 促进电芯安全性标准化
發布时间:2018-12-17 17:16:00

12月13日-14日,由新材料在線?、尋材問料?及動力電池网主办的,以“風起雲湧、敬畏與生存”爲主題的2018中國新能源汽車产业峰会暨第五届中国動力電池大会在深圳召开。本次盛会,共有30余位行业专家发表主题演讲,吸引到来自材料设备、動力電池、新能源汽車领域600余位产业家和企业代表,共同探讨新能源汽車共同趋势,交流解决方案。


峰會現場盛況


12月14日,萬向A123電芯開發總監李凡群以《關于電芯開發中的思考方向》爲題進行了演講。


萬向A123電芯開發總監李凡群


以下是新材料在線?根據現場速記整理出的演講內容:


大家早上好,首先非常榮幸受大會邀請能夠在這裏做一個交流分享。

这是我在万向第十个年头,万向早在1998年就正式确定新能源的方向,2002年成立万向电动汽车有限公司, 2009年开始了规模化量产车用锂電池,从那时候开始就一直采用了软包作为产品方向,2012年我们收购的A123也早在2007年就量产了软包电池,所以我们一直是中国软包电池的代表企业之一。作为电芯产品技术负责人,今天我分享一点在行业看似进入既是蓬勃期又是寒冬期的个人思考。

萬向的新能源布局


首先解釋一下萬向多年執著的原因。萬向是中國最大的零部件公司,在這個領域我們非常成功,包括美國50%的路上跑的車都采用了萬向的汽車零部件,電池作爲電動汽車最核心的零部件,也是最關鍵的零部件,當然將成爲萬向的産業重心,同時新能源事業承載著我們集團已故魯主席“讓天更藍、水更清、草更綠”的夢想,是利國利民的事業,萬向當然要把他的夢想傳承下去。


我們規劃了很久的萬向創新聚能城將會展開實際性的建設工作。在制造方面,萬向目前所在6號工業園共有6棟廠房,現在用了4棟,形成了6GWh左右的産能。在明年年底通過最後2棟廠房的建設産能將擴展到10GWh。另外這個月底我們在錢塘江旁邊將正式啓動萬向創新聚能城的工作,在6號地塊率先啓動廠房的工作,預計明年9-10月會完成相關建設,加上設備安裝調試時間,預計2020年初新增17GWh以上的産能,整個2平方公裏電芯制造基地後續可以擴大80GWh以上的産能。除了制造外,我們同步啓動了近19個實驗室的建設工作,結合集團17年開始啓動的近2億美金高壓加速計劃,在明年年底,萬向一二三的研發硬件和軟件都會大幅提升。這項工作目前得到了政府的大力支持,將來帶來的産值和社會效益可謂是浙江省的一號工程。

另外爲了滿足歐洲客戶在2019年以後的大規模的交付要求,我們在2016年開始就在捷克的Ostrava啓動建設了我們的歐洲的生産基地,目前已經正式量産交付了,現在主要是生産模組和PACK,但是我們在目前廠房附近預留了近6000萬包電池的土地,預計會在2021年啓動相關建設工作。

最后介绍一下我们的固态电池,目前也取得比较大的进展,大家在17年和18年初在A123官方网站上可以看到我们的两个投资计划,分别是Ionic Materials和Solid Power,我们目前既是他们的股东,也是战略合作伙伴,在固态电解质基础上,我们拿出了全电池样品,目前实现了常温0.5C充放下600次循环的寿命,所以我们做出了2023年左右量产固态电池的计划。而大家近期关心的NMC811电芯,我们也会努力在2020年实现规模化量产。

産品安全性和能量密度的思考

接下來談一下能量密度與安全平衡方面的思考,昨天林博士和王主任都聊了安全的事情。標委會目前准備在2020年采用新GB來替代現在的GB/T,大家可以看到電芯單體安全方面的變化,可能會取消跌落、針刺、浸泡、海拔測試,同時過充和擠壓也變簡單了,我想沒有主機廠或消費者會願意這個安全等級下降的,所以我個人認爲這是電池企業普遍發現自己的高鎳電池無法通過目前的安全檢測,所以這個訴求是基于電芯制造行業産品開發的自發需求。但是方向可能也是對的,因爲我們講安全是系統層級的安全,不是光將單體的安全,因爲我們可能會新增PACK的熱失控標准,這會讓乘客有充足的時間逃離事故現場,起碼生命安全會有所保障。

但是你仔細想一下,單體安全是在降低的,同時卻要求系統安全提升,如何實現?後面的合作模式都是整車企業買模組回家做PACK,一個大一點的模組電量都接近7KWh,如果模組內部不做防護,當單體熱失控後,PACK是無能爲力的。所以熱失控設計的重擔還是落在電池企業身上,那就是在單體電芯和電芯之間必須做防護。但是這個防護一方面成本比較高,尤其是軟包電池,由于單體電池疊放的過程接觸面積比鋁殼大,所以采用的阻燃性材料量也要更大,所以會讓0.6元/Wh的成本目標更爲困難。另外增加的空間對電池的電化學工作是不起什麽作用的,這會降低系統級別的能量密度,這會讓企業應對國家倡導的能量密度對應補貼政策方面産生一定的負面影響。

盡管如此,我們的電芯企業在做産品設計開發的時候,還得堅守底線,不要爲了過國標而做樣件,報告到手後量産還不是這個狀態,這樣是非常危險的,會影響到整個行業發展。另外即使我們解決了法規的安全,但是使用中的安全還是沒有辦法避免的話,同樣會沖擊行業的發展,大家可以試想一下,2018年大概率銷售量會破120萬台,後年目標200萬台,一旦保持目前的著火概率,城市會經常性的看到熊熊大火,而目前的電動汽車大部分是20-40度電,而一兩年後單台車電量會增加到40-70度電,燃燒的慘烈程度會大幅上升,這對消費者的心理會帶來極大沖擊。所以從電池企業來說一定要從電芯本身熱量減少程度、材料級別解決這個問題,而不是光靠外部防護,這也會成爲行業發展的至關重要因素。

軟包電芯的標准化思考

第二,我的思考是標准化。2016年就做了標准化的意見征求稿,軟包有8個尺寸,我們貢獻也了3-4個,國家本意少做一點尺寸,回收利用都方便。但這兩年來不僅沒有減少,而且所有尺寸大幅增加,其中很重要一點,是來自于整車企業,以前所有標准電動汽車參與者比較少,當一流主機廠都認認真真在玩的時候,他們基于自己平台化底盤尺寸,設計全新的電芯尺寸,而且國際化汽車企業之間在尺寸上的交流很少,至少我看到的,已經有5個以上的國際主機廠模組尺寸都不相同,但是基于他們的平台化標准尺寸,也有一些主機廠追隨,這讓電池企業的負擔會略微減少。這些尺寸都是將來的大項目,一方面需要目前電池企業大量新增資金的投入,增加企業很大的負擔。

在座有很多軟包電池企業,軟包電池三個尺寸,厚度、寬度、長度,厚度軟包電池企業來說問題不大,因爲大部分企業都采用了疊片工藝,厚度可以調節。但是在另外兩個方向一旦驅動不好,後面還是比較麻煩的,我認真分析了一下主機廠這兩個尺寸上面的需求,實際上有個尺寸比較固定,就是寬度,這個指標是是與汽車底盤高度密切相關的,汽車底盤都差不多,所以電芯寬度都是一百零幾毫米,這個方向上絕大部分電芯尺寸都相同。而在長度方向上要從制造設計端去保持一定的柔性,避免因爲你的客戶變更或者新增導致固定資産投資風險大幅上升,這是我給你們的建議。

8年質保(使用壽命)的思考

我們早期做電池開發,關注循環壽命、日曆壽命,做出電池來找客戶,很多企業到現在爲止都說不清自己的産品如何對應8年質保。甚至有朋友對我說,這是強制性要求,我不簽這個合同,拿不到訂單,8個月都活不下去,怎麽還管得了8年?這是極不負責的行爲。要知道,我們現在都是在正向開發,客戶已經輸入了自己的工況,我們就必須嚴謹的按照工況進行測試、仿真,來實現這個目標。當然,國內普遍技術能力較弱,驗證資源不夠、壽命模型做不出來,好不容易搭了模型還不能實測驗證修正,同時國內有些主機廠開發時間太短,沒有給夠時間給電池企業,這些因素都導致了我們的電池系統可能會無法勝任長時間的工作,這在主機廠和電池企業間埋下了一個巨雷。

機械失效的問題,軟包電芯的封裝失效也是質保的能否實現的關鍵因素。萬向一二三爲了驗證這個失效,我們早期將模組級別電芯滿電狀態下放入水中浸置長達一年,還將客戶全國各地的常年溫度數據統計起來,進行仿真測試,將可靠性保證在最大。而我們也看到了很多軟包企業更換鋁塑膜和極耳非常隨意,制造上也無法保證封裝的質量,質保隱患巨大。
接下來是制造技術,很多人說聽起來軟包感覺差不多,國內很多做軟包的企業一開始都是做鐵锂制造工藝延伸過來的,包括內部的結構。而有少部分企業想模仿LG,但又面臨著專利侵權的風險;由于軟包制造技術存在差距,所以我們行業軟包電池企業普遍材料利用率/直通率都不高,制造成本下不了,公司沒有持續競爭力。

産業鏈技術協同的思考

我們等會有個圓桌會議,就是討論是否實現産業鏈協同?我可能沒有時間參加,所以提前表達一下我的觀點。

我最近看到了主機廠,比如剛剛發言的長安,他們都在綁定三元材料企業!這是他們供應商的供應商了,所以可以産業鏈的協同必須要做,而且是要堅決做,不做沒有前途。以電池企業爲典型,早期我們買不同量産級別的材料,如NMC11,再買標准化的設備,組裝設計成電芯,實現了供應鏈的合作。現在這種開發模式行不通了,因爲整個開發模式會發生變化。比如電池的開發,這是需要綁定整個汽車企業的,整車汽車會輸入他們完整的技術要求,你拿這個輸入的時候很大程度上現有電芯滿足不了要求,或者某幾項低溫滿足不了,這個時候要找供應商,可能現有市面上材料也滿足不了,你要跟他一起開發,提高某幾項性能,滿足客戶輸入的産品。完成之後你才可能給我做下一步的配套。這個時候要很深入加入到開發過程中,你才可能做大項目。

同時我們裝備企業也是這樣,每家工藝不一樣,你現在的一些設備將來可能沒有辦法加工一些新開發出來的極端材料,所以你一定要去了解材料和工藝。共同合作開發新裝備,才會可能有持續化的市場。

這樣的技術合作會對産業鏈進一步洗牌,因爲電池企業到最後會尋找有開發能力或者特別好的材料企業,要不然沒辦法共同開發,或者解決不了問題,或者做出的東西沒有競爭力。所以這樣的産業鏈的協同一方面是競爭,另一方面也是聯動,會對行業進行深度綁定合作和洗牌。

最後我總結一下,我們開發過程中最基本要尊重法規,我們行業才有可持續性發展;我們型號會重構,建議大家要保證一定的柔性,避免風險;我們壽命是自保企業植根,活得久要高度重視,包括整車企業不能滿足政府的法規而已;還有一點是大規模制造技術目前還是不能勝任整個軟包,目前還是有些問題,我們還需要創新,需要一些裝備企業包括我們的一些工藝開發、過程開發還要進一步努力,最後一點是産業鏈的深度合作,既是趨勢也是競爭力的體現。

謝謝大家。

稿件来源: 電池中國網
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