
圖為萬向A 一二三股份公司高級(jí)工程師石先興發(fā)表演講
今天給大家匯報(bào)的題目是萬向動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)展。電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在國(guó)家政策的正確引導(dǎo)下,已經(jīng)順利地渡過了一個(gè)培育期,進(jìn)入了一個(gè)快速的成長(zhǎng)期。工信部提出一個(gè)目標(biāo),就是2020年,我們的動(dòng)力電池電動(dòng)汽車的年產(chǎn)銷量達(dá)到200萬臺(tái),東營(yíng)近年來動(dòng)力電池的產(chǎn)銷量快速增長(zhǎng),大家可以預(yù)測(cè)到的是動(dòng)力電池必定進(jìn)入一個(gè)淘汰的時(shí)期,根據(jù)預(yù)測(cè),2020年,累計(jì)動(dòng)力電池將達(dá)到一個(gè)驚人的數(shù)字,12萬噸到17萬噸,如果動(dòng)力電池不基于一個(gè)合理的處理,會(huì)帶來資源的浪費(fèi)同時(shí)對(duì)環(huán)境可能帶來一個(gè)污染問題。
另外一個(gè)就是我們也注意到,國(guó)家現(xiàn)在也在逐漸地關(guān)注動(dòng)力電池對(duì)環(huán)境的環(huán)保的問題,推移動(dòng)力電池至少有70%到80%的電量,如果這個(gè)電量不加以合理利用直接加以報(bào)廢,實(shí)際上很大程度上這也是一種資源的浪費(fèi)。
我們可以看到近年來特別是碳酸鋰的價(jià)格,2014年到2015年價(jià)格快速增長(zhǎng),特別是進(jìn)出口的價(jià)格,今年1月份到現(xiàn)在,價(jià)格增長(zhǎng)75%以上,原材料的上漲倒逼著我們這個(gè)產(chǎn)業(yè)開始關(guān)注回收這個(gè)話題。
國(guó)家2006年開始逐步發(fā)布了一系列的法規(guī),開始關(guān)注回收電池的利用。包括2016年和今年2月份國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)了一系列的法規(guī),包括要求動(dòng)力電池進(jìn)行一個(gè)行業(yè)規(guī)范條件和進(jìn)行合理的規(guī)范管理的暫行辦法,它明確提出來了,對(duì)符合要求的動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用,比如說家庭式儲(chǔ)能等等。
針對(duì)于回收環(huán)節(jié),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(gè),進(jìn)行水資源進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),不允許有水的排放,包括水車的污染。第二是明確對(duì)機(jī)體的監(jiān)測(cè),盡量不要帶來大氣污染的問題。
此外,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的手段建立可追溯的管理系統(tǒng),國(guó)家鼓勵(lì)動(dòng)力電池的模塊化的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。第三個(gè)是落實(shí)了生產(chǎn)責(zé)任制的制度,明確了汽車的生產(chǎn)企業(yè)作為第一責(zé)任主體進(jìn)行電池的回收。因此,完善推進(jìn)廢舊電池的梯次利用和回收試點(diǎn)。
第二部分是關(guān)于梯次利用,在國(guó)外像日本和美國(guó)的一些企業(yè),他們一些做法值得我們借鑒,比如說在日產(chǎn)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(guān)于梯次利用有三個(gè)要求,第一個(gè)就是電性能的要求,第二個(gè)是考慮到特性電池的經(jīng)濟(jì)要求,第三個(gè)是成本要求。
此外針對(duì)梯次利用,比如說通信備用電源也要滿足具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此梯次利用我們需要主機(jī)廠、動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、回收企業(yè)包括消費(fèi)者共同的努力。這是一個(gè)動(dòng)力電池我們實(shí)際上在做的一個(gè)實(shí)驗(yàn),就是動(dòng)力電池第一步把它進(jìn)行PACK級(jí)別的拆解,進(jìn)而拆解成SEEL級(jí)別。我們第一個(gè)僅就它的外觀有沒有泄露和變形的問題,第二個(gè)就是我們看著它的電化學(xué)性能滿不滿足要求,比如說容量恢復(fù)率、容量保持率等等,第三個(gè)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(cè)試。只有經(jīng)過測(cè)試的動(dòng)力電池,從而再進(jìn)行一個(gè)重組,進(jìn)行一個(gè)梯次利用,應(yīng)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(gè)很好的領(lǐng)域,但實(shí)際上根據(jù)我們做下來之后發(fā)現(xiàn)這個(gè)蛋糕實(shí)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(gè)點(diǎn),就是用在通信基站的備用電源,但事實(shí)上這個(gè)模塊我們?nèi)ネ茝V的時(shí)候遇到了很大的阻力,因?yàn)橥ㄐ呕镜谝粋€(gè)它的價(jià)格不是那么敏感,比如說現(xiàn)在通信基站降成本的壓力不是很大,第二個(gè)是通信電源領(lǐng)域目前都是一把手負(fù)責(zé)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(xiàn)問題之后,大家就可以追責(zé),因此他得愿意承擔(dān)相關(guān)的責(zé)任。
所以我們講梯次利用還有一個(gè)很關(guān)鍵的點(diǎn)就在于目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)電芯有圓柱的,有方形的,有軟包的,各種容量也不一樣,結(jié)構(gòu)也不一樣,我們?cè)趺礃油瞥鲆粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),來進(jìn)行一個(gè)規(guī)模化的梯次利用,這也是一個(gè)很關(guān)鍵的點(diǎn),這些都需要我們來進(jìn)行克服。同時(shí)在這里我們提出一個(gè)概念,現(xiàn)在目前的梯次利用電芯,都是考慮結(jié)合自己產(chǎn)品的特點(diǎn),我們把它結(jié)合目前比如說通信基站的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì),大家進(jìn)行一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候發(fā)現(xiàn),有很多阻力,要么就是寬度,要么就是高度,總之要相差一點(diǎn)點(diǎn),很難做到剛剛好。如果反過來反向設(shè)計(jì)呢?我們覺得主動(dòng)型梯次利用,在設(shè)計(jì)電芯的時(shí)候,比如考慮設(shè)計(jì)成指點(diǎn)尺寸的一個(gè)模組,考慮這個(gè)模組在電信基站,比如5到8年之后進(jìn)行淘汰之后,直接用來直接在模塊級(jí)別拆解,直接用在通信基站或者是家庭備用電源等等,這個(gè)從理念上講應(yīng)該是行得通的。
這是我們梯次利用的一個(gè)例子,我們首先把萬向這應(yīng)該最早是在青島電動(dòng)大巴上淘汰的動(dòng)力電池,淘汰下來之后把它拆借到SEEL級(jí)別之后,將達(dá)到16伏的電芯,再進(jìn)行三組的串聯(lián)。這個(gè)模組是根據(jù)儲(chǔ)能的備用電源設(shè)計(jì)的,我們主要的目的是驗(yàn)證梯次利用的技術(shù)可行性。
這是我們的梯次利用的一個(gè)具體的場(chǎng)景,我們考慮在這個(gè)室內(nèi)的EDS配電,當(dāng)時(shí)是機(jī)聯(lián)5臺(tái)。第二個(gè)場(chǎng)景是室外太陽能基站。第三個(gè)是室內(nèi)的基電的一個(gè)模組。我們這里小規(guī)模梯次利用的基礎(chǔ)是有可行性的,關(guān)鍵是在成本控制,以及用戶的調(diào)節(jié)心理是梯次利用的關(guān)鍵的一個(gè)步驟。
接下來介紹一下電池回收,我們承擔(dān)這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候,在杭州我們建了一個(gè)回收線,回收的一個(gè)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(guān)鍵的點(diǎn)是密閉的氣體回收系統(tǒng),以及檢驗(yàn)的循環(huán)系統(tǒng),要保證整個(gè)拆解的過程中是沒有水資源的排放。
這是一個(gè)我們的一個(gè)具體的例子(ppt),再生循環(huán),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(fù)極材料的回收,目前我們這個(gè)小組每天可以處理100公斤,回收率達(dá)到90%以上,同時(shí)實(shí)現(xiàn)三元的處理。
這是我們回收的產(chǎn)物,包括這里面是一個(gè)隔膜,薄鋁膜和回收上來的正負(fù)極的材料的分極,我們把它進(jìn)行一個(gè)修復(fù),所謂的修復(fù)就是我們做了一個(gè)解析,我們發(fā)現(xiàn)剛剛被拆解下來的粉末材料,因?yàn)樗峭埔坪蟮姆垠w,因此里面有很多的雜志項(xiàng),比如我們發(fā)現(xiàn)的一些磷酸鋰、磷酸鐵等等,我們經(jīng)過一個(gè)混合器,在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行一個(gè)處理,可以實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰的修復(fù),從而提高可逆的容量,下一頁有具體的數(shù)據(jù)。我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一個(gè)修復(fù)的材料循環(huán)的穩(wěn)定性,相比于一個(gè)微處理的新鮮的材料,它是有保障的。
同時(shí)我們也證實(shí)了,這種混合器下的溫度可以促進(jìn)鋰的修復(fù)。
此外針對(duì)這個(gè)回收線的回收粉體做了一個(gè)測(cè)算,因?yàn)榇蠹叶挤浅jP(guān)心梯次利用究竟有沒有經(jīng)濟(jì)收益,我們結(jié)合自己的處理線收集的數(shù)據(jù),針對(duì)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(gè)可回收的過程。針對(duì)8830的電芯,在進(jìn)行一個(gè)回收處理之后,我們測(cè)算了一下經(jīng)濟(jì)成本,我們發(fā)現(xiàn)它大概有一個(gè)3萬的經(jīng)濟(jì)收益,這是基于20的測(cè)算。所以我們講三元電芯,有鎳鈷等元素,其實(shí)是有經(jīng)濟(jì)元素的。
借此機(jī)會(huì)我們介紹一下萬向A一二三,我們?cè)谌蛴腥笾圃旎兀谝辉诿绹?guó)底特律自動(dòng)化生產(chǎn)工廠,第二在杭州,生產(chǎn)軟包裝電芯,目前杭州建立3GWh的生產(chǎn)線。此外我們?cè)诔V萦幸粋€(gè)圓柱形電芯生產(chǎn)工廠,主要是給一些保時(shí)捷,邁凱倫、法拉利提供高倍率1860、1870電芯。另外一個(gè)是研發(fā)中心在波士頓和杭州包括在密歇根有三個(gè)研發(fā)基地,其中在波士頓研發(fā)中心是偏向于材料開發(fā),目前大概總共有將近80個(gè)人左右,全部是專門研究材料以及電芯的開發(fā)這一塊。
在杭州我們重點(diǎn)側(cè)重于從材料到電芯到模組的開發(fā)和研發(fā),最后在底特律這邊我們還有專門從事低壓模組開發(fā)的團(tuán)隊(duì)。這是我們的科研條件,這個(gè)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(shè)計(jì)到電池系統(tǒng)評(píng)價(jià)。這是系統(tǒng)的介紹,包括模塊設(shè)計(jì),包括系統(tǒng)級(jí)別的仿真,熱管理仿真,電氣設(shè)計(jì),目前我們有一些國(guó)際客戶,包括國(guó)內(nèi)的廣汽上汽,這是我們產(chǎn)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(guān)注在高功率的電芯,關(guān)注在成本的降低,另外高壓我們專注于安全和壽命,很關(guān)鍵的一點(diǎn)是電芯的成本。
最后小結(jié),目前我們梯次利用已經(jīng)證實(shí)了它的技術(shù)的可行性,關(guān)鍵是要如何控制它的成本,包括目前很大的一個(gè)成本來源于電芯的運(yùn)輸以及拆解成本,結(jié)合市場(chǎng)上目前各家的型號(hào)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)五花八門,我們事實(shí)上接下來要考慮的,我們行業(yè)內(nèi)包括我們政府也要考慮怎么樣組織,至少電芯在模組級(jí)別要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì),從而有利于我們?cè)谔荽卫玫臅r(shí)候,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的主動(dòng)型的梯次利用的設(shè)計(jì)。另外就是磷酸鐵鋰電芯回收經(jīng)濟(jì)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(fā)的成本大概在1萬5每噸,但是它的銷售價(jià)格目前在13萬到15萬每噸,未來的合理價(jià)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(shí)上我們證明可以實(shí)現(xiàn)鋰的回收。
最后再次謝謝百人會(huì)提供的平臺(tái),感謝現(xiàn)場(chǎng)的專家朋友聽到最后。
動(dòng)力電池行業(yè)現(xiàn)在過了培育期,進(jìn)入快速成長(zhǎng)期,希望大家堅(jiān)持到最后活下來,往往堅(jiān)持到最后的企業(yè)勝利,謝謝大家!
(根據(jù)發(fā)言整理,未經(jīng)本人審閱)
