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拓邦-储能电芯未来发展方向.pdf

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拓邦-储能电芯未来发展方向.pdf

1、汇报人:欧金良为了降低整体制造和pack成本,储能电池设计从100AH到280AH,甚至560AH设计为了满足运营的需要,以及对标竞品铅酸电池,电芯未来成本需满足0.30.4元/WH成本在线监控制程过程中各项指标参数,动态调节智创低碳电芯制程趋向低能耗化、低污染化发展,搅拌阶段提高固含量,减少正极溶剂NMP用量,最终走向干法电极电芯单体性能标准要符合国标GB/T 36276-2018 电力储能用锂离子电池的要求,循环寿命10000次以上性能02/成本篇03/产品篇04/材料篇01/设计篇05/智造篇 提升质量能量密度最直接有效方式-提升电芯尺寸固定参数设计值调整值质量能量密度增加百分比体积能量

2、密度增加百分比正极压实密度(mg/mm3)2.152.40.6%5.1%负极压实密度(mg/mm3)1.451.70.6%5.1%电解液注液量(g/Ah)4.84.03.4%0.0%正极活性物质占比(%)91.096.03.2%4.1%负极活性物质占比(%)94.097.00.6%1.2%正极面密度(mg/mm3)0.140.213.2%4.1%面积N/P比1.21.11.7%2.4%铝箔厚度(mm)0.0150.0121.1%1.3%铜箔厚度(mm)0.0090.0063.7%1.3%隔膜厚度(mm)0.0200.0171.0%2.5%电池尺寸(mm)26.5*148*9179*148*91

3、4.9%3.2%各参数同时调整后31.8%38.5%磷酸铁锂29%石墨 15%壳体13%其他4%铜箔10%铝箔5%隔膜4%电解液20%加厚,加高各成分质量占比图:极柱结构1C充放电能量效率(%)最高温度()平均温度()1C平均温升()1C温场极差()异端引出极柱94.3239.138.514.50.7同端引出极柱94.1347.945.520.54.5在相同的化学体系下,极柱异端引出结构相比同端引出结构:能效更高平均温升更低温场分布更均理论循环寿命更长异端引出极柱同端引出极柱 以5系为代表的高电压单晶材料Ni55,只是采用和NCM523相同的镍含量,既可以实现NCM811相同的能量密度,并且有

4、更突出的材料热稳定性,成本比NCM811更低。单晶化三元电池在充电过程中产生的高电压,不可避免发生产气及副反应,不仅电池寿命低,同时有机易燃电解液引起的安全问题不容小视。不释氧产热少放热慢满电态分解放热启动温度高5/min 加热热失控:NCM:160搁置40min,冒烟热失控LFP:180搁置2h,无热失控现象目前主流的正极材料:1.高镍三元:价格昂贵,安全性差;2.磷酸铁锂:能量密度低,低温及倍率性差 磷酸锰铁锂综合了磷酸铁锂的低成本,高安全及三元材料的高容量,高倍率性能等优势。磷酸锰铁锂由于双平台工作电压对电器损伤比较大、高温循环寿命差及电导率低等缺点。单独使用限制条件多,目前商业化应用大

5、多是搭配三元材料或锰酸锂使用,但是都有其不同缺陷。LMFP+LMO复合卓越低温 LMFP+R 复合“优势互补”替代创新应用“材料匹配”缺点:能量密度低,高温循环性能差,无替代铁锂价值。关键特性理解 强强联合制程+电化:固含 44%循环差60%+55 1500+引入分散剂材料复合工程p高电压,低电导正极保护LiPF6PSMMDSLiPF6降量LiPF6+LiFSi25前 500次循环不衰减引入双盐 LMFP+三元复合二元组合LMFP三元加工性能差制程制程电性能复合 成本高 针刺 安全优势点:成本低,低温性能好,安全。钠离子电池具有资源丰富,安全性好等优势,但是目前存在相对铁锂成本优势不明显,能量

6、密度低,高温循环产气等。铁酸钠基正极材料 硬 碳安全性高储量丰富成本低兼容已有锂电设备集流体均为铝箔双极性电池钠离子溶剂化能低低盐浓度电解液高低温性能优异钠离子钠离子电池电池 降低成本最粗暴、有效的方法就是:替+减去掉:冗余的功能(控电解液盈余,N/P比),多余的零件(极简盖板,CTC/CTP),繁杂的工艺,高昂的材料,中间商赚差价。国产替代,去掉繁杂的工艺,去掉高昂的材料。第一种减法体现在不同代技术之间第二种替法体现在同一代技术之间目标成本4%48%正极15%箔材15%8%壳盖8%隔膜储能电池成品电池组由多个互连模块组成,每个模块由数百个单独的电芯组成。锂镍钴锰自2010年以来,锂离子电池的

7、平均成本下降了89%。锂离子电池的成本由什么构成?锂和其他金属材料组成的电池所具有的容量和功率通常由正极材料决定。最大的电动汽车电池制造商总部都在亚洲。全球80%的电池制造都在中国。负极是带负电荷的电极,通常由石墨制成。隔膜防止正极和负极之间发生电接触。电解液是将锂离子从正极输送到负极的载体。电池外壳是用来容纳和保护电池组的,通常由钢或铝制成。$70/KWh2023年平均电池成本电解液储能电池 成本拆解叠片工艺拐角空间充分利用,相同体积的电芯设计情况下,能量密度高出5%。卷绕电池更容易产生波浪变形,界面变差。叠片界面更平整。现状:2010-2030年生产1KWH锂电池能耗趋势 未来节能技术:低

8、污染化及低能耗化搅拌及涂布阶段01空调系统02高频PWM双向开关电源模式03搅拌阶段提高固容量比例,涂布阶段采用余热利用及循环送风,干电极技术。未来单转轮低露点除湿空调的发展方向会从两个方面迭代进步:制冷系统的优化和新型除湿转轮在除湿材料方面的创新。高频开关电通过高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率。超级成本持续减增同替的成本优化策略,完成成本管控目标。超级低温基于不同管理模式的发热原理,损伤原理及其演化模式探索其失效边界;完善优化自加热、直冷/直热等热管理技术。超级能量 180WH/kg持续优化材料APE、厚电极设计、高集成动力电池统筹技术。超级功率18min快充

9、至80%SOC构建极片多级孔道设计;通过热电耦合仿真各工况条件下电芯温度及其分布,确保电芯过滤无瓶颈;构建基于综合温度、电流多因子、全工况的智能快充策略。超级寿命10000 cycles 80%SOC构建基于不同客户需求,开发不同补锂技术及耐久性结构件,搭建稳定SEI膜体系,达成寿命提升目标,实现新型用电商业模式。超级安全构建电池系统安全2.0面向千万级市场保有规模,从CtP、CtC的系统特点出发,在电池密集、热、电、间隙更小的情况下,构建安全2.0时代。超级强度构建电池系统安全2.0聚焦实际实效场景,构建底部机械强度、挤压强度、振动强度等多个维度的防护体系,构建安全2.0时代。-30-0,温

10、升速度2/min成本再降10%6+2个锂电池全球生产基地/研发中心广东深圳江苏南通墨西哥蒙特雷*罗马尼亚蒂米什瓦拉*越南同奈印度浦那江苏泰兴广东惠州*已投产其他新能源产品,锂电池产品规划中电芯+BMS+电池组储能+小动力解决方案轻型动力电池家庭储能车船载储能备电储能便携储能移动电源机器人电池家电工具电池工商业储能机架式家庭储能RS-R51100电芯设计寿命10000次宽温度设计:-4060适配性强:通用3U机箱设计安全性好:通过UL/IEC多项国际认证优 势性价比高,结构简单,模组适配性强电量电芯模组尺寸(L*W*H)1.1kWh圆柱33138-15Ah8S3P285*145*112mm1.5kWh圆柱33138-15Ah8S4P285*145*140mm2kWh圆柱33138-15Ah16S2P285*145*175mm优 势电芯设计寿命10000次温升低:0.5C1,1C5 倍率高:支持3C 倍放安全性好 315Ah大容量电芯是为新一代工商储产品而开发,能量密度提升10%以上,成本降低15%*认证视具体产品,略有差别前沿技术,快速迭代国际化品质管理外观设计专利MFi、Qi认证产品*规模化生产能力标准化+定制化深耕行业多年,品质可靠聚焦锂电产品,创造低碳生活

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