林建:比克專注高能量密度圓柱電池

中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入汽車社會(huì)，汽車安全、環(huán)保與霧霾、交通擁堵、停車、加油充電的問(wèn)題日益凸顯，如何建立和諧的汽車社會(huì)越來(lái)越尖銳地?cái)[在整個(gè)產(chǎn)業(yè)面前。2017年的中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)是充滿變數(shù)的一年。5月15日，2017中國(guó)汽車論壇在上海嘉定正式開(kāi)幕。論壇中吸引一大批國(guó)內(nèi)外汽車產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)、跨國(guó)公司專家、企業(yè)家共同探索產(chǎn)業(yè)最新趨勢(shì)。2017中國(guó)汽車論壇就當(dāng)前產(chǎn)業(yè)核心焦點(diǎn)和熱點(diǎn)話題進(jìn)行深入討論。以下為深圳市比克動(dòng)力電池有限公司研究院副院長(zhǎng) 林建的發(fā)言實(shí)錄：

林建：謝謝第一電動(dòng)網(wǎng)對(duì)我們比克電池的邀請(qǐng)，這里我的演講題目是比克高能量密度圓柱電池的發(fā)展。

首先是介紹，比克電池其實(shí)在電池應(yīng)該是說(shuō)從2001年到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了十幾年的歷史，我們每一年都取得了非常大的突破。包括我們?nèi)〉昧?63計(jì)劃，然后工信部高能量密度電池的開(kāi)發(fā)。我們16年開(kāi)發(fā)出來(lái)2.75AH，循環(huán)壽命達(dá)到1千次，目前也是國(guó)內(nèi)供不應(yīng)求。達(dá)到像我們說(shuō)的高能量密度，長(zhǎng)循環(huán)壽命，高安全性這些綜合。

比克在全球分部我們?cè)跉W洲、美洲、亞洲都有非常大的分部。我們18650產(chǎn)能規(guī)劃比克現(xiàn)在是中國(guó)第一個(gè)世界采用這個(gè)全自動(dòng)進(jìn)口的設(shè)備，我們產(chǎn)能規(guī)劃17年達(dá)到8GWh，我們現(xiàn)在車間是高度自動(dòng)化的設(shè)備。我們的這些客戶鏈包括目前的東風(fēng)、眾泰、宇通，早上提到的云度、長(zhǎng)城都是我們目前的客戶。

接下來(lái)我介紹一下比克電池發(fā)展的歷程，對(duì)圓柱電池來(lái)說(shuō)我們進(jìn)入了第4代，第1代是2.15安時(shí)，隨著能量密度的要求越來(lái)越高了，我們開(kāi)發(fā)了第2代2.4安時(shí)，通過(guò)使用更高的正負(fù)極材料，做到目前循環(huán)1000次的循環(huán)。第3代2.75，我們可以做到在市場(chǎng)的3.0安時(shí)的高容量電池。目前我們的電池包括3.0安時(shí)我們也可以做到1千次80%的容量，這個(gè)在國(guó)內(nèi)應(yīng)該是排第一的。明年我們準(zhǔn)備量產(chǎn)的是3.3安時(shí)，我們可想而知它的重量、能量、密度已經(jīng)達(dá)到了230wh/kg，循環(huán)我們力爭(zhēng)做到1千次每分80。

這個(gè)是更詳細(xì)的介紹，我們可以看到在目前是2.75、3.0安時(shí)，隨著特斯拉用21700，我們比克也在推這個(gè)接下來(lái)做4.2和5.75安時(shí)，完成高能量密度電池的設(shè)計(jì)。這個(gè)是更詳細(xì)的介紹，我們對(duì)比一下，對(duì)三元來(lái)說(shuō)，早期我們用532，它的克能量只有160，壓實(shí)在350，隨著我們用鋼鎳達(dá)到了190。同樣的密度上，它的體積密度達(dá)到165。隨著我們硅的加入克容量可以大幅提高，硅也不是無(wú)限的可以加大，隨著硅的加入，它的體積膨脹，目前來(lái)說(shuō)要克服這種大量的體積膨脹收縮存在著非常大的難度，所以硅必須目前限制在10%以內(nèi)。隨著這種技術(shù)的進(jìn)步，我們可以開(kāi)發(fā)出更先進(jìn)的導(dǎo)電機(jī)，來(lái)抑制或者適應(yīng)硅的膨脹收縮，進(jìn)一步提高硅的循環(huán)，這就是下面我要介紹的，我們?cè)鯓觼?lái)提高正極的循環(huán)新能，以及負(fù)極抑制硅的膨脹等方面的進(jìn)展。

下面進(jìn)一步介紹，比克在這幾年進(jìn)行大量的工作就是怎樣開(kāi)發(fā)高能量密度，因?yàn)檫@也是適應(yīng)我們整車廠的要求，目前客戶覺(jué)得2.4我要達(dá)到續(xù)航里程500公里，2.4明顯是不夠的，我們開(kāi)發(fā)了2.75，客戶要求說(shuō)我進(jìn)一步要600、700，我們需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高容量。高容量我們就從這幾個(gè)方面，因?yàn)槲覀冎离姵厥撬拇蠼M成，要達(dá)到這些高能量密度，我們需要高的正極、負(fù)極材料，以及與之匹配的高電機(jī)。

看一下我們?cè)贜CA811進(jìn)展，它們的性能差異是非常高的，電解液氧化性非常強(qiáng)。為了提高能量密度，我們需要它的這種導(dǎo)電劑的量越來(lái)越少，但是在減少導(dǎo)電劑的情況下要保證正極材料的接觸，也要大量的摸索找到好的導(dǎo)電劑。我們對(duì)比了一下找到不同材料的導(dǎo)電急，我們列了幾種材料，有811，它無(wú)論是高低溫性能都有很大的差異，我們要剖析這個(gè)差異在哪？怎么樣改進(jìn)？怎么樣跟材料商共同開(kāi)發(fā)達(dá)到我們需要的正極材料。在低溫放電方面，比克已經(jīng)做了非常好的工作，我們可以看到負(fù)20度，其實(shí)我們的電池仍然能夠放出80%的電量，在低溫情況下是非常優(yōu)異的。

這個(gè)是我們做的一些理論的分析，包括它的HPP系，直流主看的差別，我們推導(dǎo)怎樣做出一款更好的正極材料來(lái)。我們需要盡量少的導(dǎo)電劑提高活性含量，我們也做了大量工作，從點(diǎn)狀的SP，到線狀的碳納米管，包括當(dāng)時(shí)和多地我們進(jìn)行  了大量的工作。我們可以看到點(diǎn)狀的SP，包括單幣多幣他們?cè)谛阅鼙憩F(xiàn)上是差異相當(dāng)大的。我們要優(yōu)化出一款好的導(dǎo)電劑優(yōu)化它的導(dǎo)電性能，我們可以看到單幣它在盡量少的添加量情況下達(dá)到相當(dāng)優(yōu)異的高低溫性能。

在非常少量的添加劑的情況下，我們可以達(dá)到非常優(yōu)異的性能，目前的數(shù)據(jù)達(dá)到85%的性能。同樣的在2.4安時(shí)，我們也進(jìn)行了正極材料導(dǎo)電劑的開(kāi)發(fā)，這邊對(duì)比的是單幣跟多幣的，首先它在克容量方面差異不是很大。我們看到在這種主看，在玻璃強(qiáng)度上不同的導(dǎo)電劑差異蠻大的，取決于表面積的差異。在壓實(shí)密度上，我們看到導(dǎo)電劑用量的減少，它的高溫性能也保持得相當(dāng)好，各方面表現(xiàn)都不錯(cuò)。循環(huán)性能我們通過(guò)導(dǎo)電劑的優(yōu)化，也可以達(dá)到85%以上的循環(huán)保持。

負(fù)極的優(yōu)化，硅的膨脹收縮會(huì)導(dǎo)致它的粉化，我們也需要通過(guò)各種導(dǎo)電劑來(lái)解決，這也是對(duì)比了不同硅的性能，同樣的我們要去剖析為什么硅的循環(huán)，它的衰減原因是什么？提出我們的改善路徑跟供應(yīng)商一起共同開(kāi)發(fā)。我們可以看到不同硅它的循環(huán)性能差異也是蠻大的。同樣對(duì)硅來(lái)說(shuō)，我們覺(jué)得這種導(dǎo)電劑它其實(shí)起的作用是相當(dāng)大的，我們也希望找到一個(gè)好的導(dǎo)電劑在硅巨大的體積膨脹收縮下它仍然能夠保證硅顆粒之間的互相接觸，我們覺(jué)得這種單幣實(shí)際上有非常好的強(qiáng)勁比，這是我們的一些理論分析。越好越高的強(qiáng)勁比就意味著越好的電池接觸，它的循環(huán)應(yīng)該是越優(yōu)異的。我們做了這些，包括容量的，不同的導(dǎo)電劑在負(fù)20度也已經(jīng)達(dá)到了85%的放電容量，同樣的做這種理論分析也是希望說(shuō)能夠找到直流主看跟它性能差異的對(duì)比。3號(hào)它的直流主看是最低的，反映在循環(huán)性能上，達(dá)到1千次75%的循環(huán)性能。

粘接劑我們也做了大量的工作，如果我不能抑制硅的膨脹，我們能不能找到一些對(duì)鋰離子傳電比較好的導(dǎo)電劑，在仍然保證鋰離子的接觸。我們可以看到，首先它的容量差異不大，但是接下來(lái)會(huì)看到它的直流主看差異是非常大的，我們看到它的直流主看是非常低的。接下來(lái)我們會(huì)看到，newtep2表現(xiàn)非常好，newtep1不好，我們需要進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)硅顆粒的粘貼提高它的循環(huán)性能。同樣在電接上也需要進(jìn)行大量的優(yōu)化，如果我不能抑制硅的膨脹，我同樣能生成好的SEI保證鋰離子的接觸，提供較低的SEI，較低的主看，我同樣能夠提高循環(huán)。我們現(xiàn)在這款3.3安時(shí)的電池，在1千周循環(huán)之后還有75%的容量保持。

總結(jié)我們比克電池在圓柱高容量體系上進(jìn)行了大量的工作，我們無(wú)論從正極還是負(fù)極，電解液、導(dǎo)電劑、粘接劑都做了大量的工作。我們相信比克無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際，在圓柱體系上我們都可以做到世界一流的電池出來(lái)，所以我們竭誠(chéng)歡迎眾多的汽車廠商能夠跟我們比克進(jìn)行合作，我們也希望配合國(guó)內(nèi)外汽車廠商提供我們最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和最優(yōu)質(zhì)的電池，希望大家多多指導(dǎo)，謝謝！

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