新型少维护铁镍蓄电池在HEV&EV领域的应用
转载 2021-01-29 17:01 中国国际电池展 来源: 中国国际电池展中国化学与物理电源行业协会于2016年10月13日-14日在杭州召开了“第二届混合动力车市场与先进电池技术发展研讨会”,会议受到了国内外电池、材料、设备和汽车领域众多企业的广泛关注,400多位国内外嘉宾参会。自2014年4月中国化学与物理电源协会在北京组织了“第一届混合动力车市场与先进电池技术发展研讨会”以来,在国内外纯电动车和插电式混合动力车取得较快发展的同时,混合动力车辆,特别是微混车辆也在国际上得到预期的快速发展。特别是近来进一步提出了发展48V电池体系与技术的要求,使电池行业又出现了一个新的发展热点。
“第二届混合动力车市场与先进电池技术研讨会”的举办,给大家提供了一个交流的平台,帮助大家了解国内外在混合动力汽车产业方面的发展动向、最新进展,交流适用于混合动力汽车发展的各种电池技术及其最新进展。希望通过技术交流,能对我国混合动力汽车产业的发展起动一定的借鉴和推动作用,加快我国混合动力汽车用各类电池技术的快速发展。
在本次会议上,河南创力新能源科技股份有限公司杨玉峰总经理做了“新型少维护铁镍蓄电池在HEV&EV领域的应用”的专题报告,以下是根据速记整理的文字,未经本人审核,仅供参考。
各位专家,各位朋友,关于HEV和EV的电池应用,今天我介绍一种新的电池体系给大家。
我们先来看两种现象,一是HEV和EV发展的迫切性。根据2016年发布的《中国机动车环境管理年报》,客车和柴油车在机动车市场的占比虽然很小,但是污染却是非常严重的;2015年全国机动车的污染物排放量大概是4500多万吨。按照分类,占比大约12.6%的柴油车主要是货车和中大型客车,氮氧化物(NOx)接近汽车排放总量的70%,颗粒物(PM)的排放量是总量的90%,中大型货车和客车是最重要的贡献者,柴油货车和客车的混动化(HEV)即便节油10-20%的话,,其对于大气污染中氮氧化物和颗粒物的减量也将相当于将全国的汽油类车全部电动化(EV),所以说我们就认为柴油货车以及中大型客车的HEV化和EV化是下一步的方向。
第二个现状,现在整个HEV和EV面临的痛点。最大的痛点应该是电池的安全性,根据中国电动汽车百人会(音译)今年8月份发布的报告,公开报道的2011年以来我国新能源汽车安全事故大概是49例,而特斯拉基本上是七撞七燃,今年2016年1到8月份光电动客车就发生了14起燃烧事故,所以在8月21日的郑州会议上,已经指出安全已成为决定新能源汽车发展成败的关键;同时,新能源电池还面临其它诸多痛点,一个是环保问题,一个是BMS可靠性问题,三是热失控问题和不能耐滥用的问题,还有性价比低、日历寿命差、低温无法充电、资源再生性差等等。这样导致的直接的结果就是发展不可持续。
那,有没有解决这个问题的方案呢?
我们提出来一个方案,就是使用铁镍电池。铁镍电池是爱迪生先生在1903年左右发明的,也是世界上最早的电动车电池,它就是为了我们的电动汽车而诞生的。目前来讲它作为最环保、最安全、长寿命和资源可再生、发展可持续的电池,实际上没有得到有效的应用,最主要的原因是因为它固有的一些毛病,体积大、重量重、维护烦琐、低温性差,所以在几十年的发展历程当中没有得到有效的利用。但是,它也有很突出的优点,超安全、最环保、长寿命、耐过充过放、资源可再生。这个图片第一辆是爱迪生当时装的车,第二个是85岁的铁镍电池在换液后仍然可以使用,也就是说日历寿命非常长。
近年来,铁镍电池已经重新引起国内外方面的重视。国内,对于铁镍电池的研究,科研院所主要有中国科学院长春应化所、四川大学陈云贵教授团队、中南大学唐有根教授团队、南开大学、厦门大学、河南师范大学等,企业主要有四川健能、杭州扭普等;那么在国外呢,首先俄罗斯、德国、瑞典在这个领域一直有持续研究,美国更是在2012年的时候通过能源部支持的19个储能项目中就有支持对爱迪生电池的重塑。
2008年的时候,我们创力新能经过深度调研国内外现状,然后作出了重塑爱迪生电池的决定。历时8年,到今年我们可以宣布我们的新型少维护铁镍电池诞生了。
我们创力新能重塑的爱迪生电池,提升或者解决了以下问题:铁负极克容量问题、发泡镍正极的寿命问题、快速充放电问题、富液型电池的防短路自动补液问题、零下25度低温放电问题、零度以下低温充电问题、比功率、比能量问题。同时保留了铁镍电池的传统优点。这是我们获得的发明专利,有8项发明和三项实用新型,这是我们专利的核心技术,特别是在负极材料制造、正极制造、新型隔膜的应用、防短路自动补液系统、一体式模块电池设计。这是我们基于电池标准的指标对比,中间这一项是现在制定的关于动力型铁镍电池的标准,最主要的一些参数给大家介绍一下,我们这个比能量是系统的比能量,我们不需要再添加任何的防护措施,仅仅是固定好了就行。我们这个铁镍电池的容量可以做到无限大。关于大电流放电,我们这个铁镍电池不需要太大,但是5C到10C放电电流是没问题的。循环寿命是铁镍电池的长处,没有问题,爱迪生电池在锂离子电池没有诞生之前是寿命最长的,到现在也是非常长,在美国储能领域它的寿命可以达到25年,日历寿命可达85年。荷电保持在70%左右。宽温域充电没有问题,铁镍电池可以在不采取任何措施的情况下在零下15度到零上55度进行充电,只是低温下充电时间稍微长一点。铁镍电池最大的优势就是耐滥用性,同一个电池正常充电之后再继续充电100%,然后再放电至终止电压后,继续放电50%,然后这个电池还要做容量恢复,这个容量恢复还必须要达到90%以上,事实上是几乎可以完全恢复的,这是铁镍电池无与伦比的优势。
这个图表是我们的铁镍电池和其他电池体系的对比,今天实际上大家更多地是关注新型电池。铁镍电池的安全、环保、耐滥用、综合使用成本低、BMS系统简单、资源可再生才使得我们的电池的发展是可持续的。跟传统的铁镍电池相比,我们的优势就不用说了。除了比能量和免维护,我们在新能源电池这个领域几乎解决了大家关注的七大痛点。
这个是我们产品的图片,比能量在四五十左右,最旁边的灰色电池是我们现在已经成熟的正在车上试跑的一个电池,我们外边有样品,大家如果有时间的话可以光临我们的展台。这是我们的一个产品目录,这个产品目录涵盖了低速车、物流车、电动叉车、铁路机车和客车用电池,还有一个就是电动巴士这块,包括EV和HEV。
现在我谈一下应用,我们主要市场方向是解决有害重金属问题和杜绝安全隐患。我们期望我们重塑的铁镍电池能够成为未来新能源汽车的又一全新选项,主要应用领域包括城市大中型客车,另外就是校车,可能我们在校车的EV领域是一个禁区,但是如果说有车厂感兴趣的话,我认为你可以试一下铁镍电池,绝对可以保证未来祖国花朵的安全。还有一个就是中重型卡车、军工领域、铁路机车、储能领域。最上面三个车是我们自己用来试跑的样车,我们这辆车装了一套96伏的系统,可以以110公里最高时速行驶,最大续航里程在200公里左右。
今天我们要提出一个概念,第一,我们国家的碳排放这块肯定是一个重大问题,但是作为我们整个大气污染,我们的颗粒物排放和氮氧化物排放也是一个重点,如果能够解决这个问题,我们国家的减排任务很有可能就完成了。所以我们就推荐用我们新型的铁镍电池6伏一体式蓄电池来作为这个电源在大型车辆方面做混合动力,我们这个电源系统可以在48伏—72伏之间选择,甚至还可以高一点,我们的电池单体容量可以做到无限大,我们推荐120—200Ah的容量,输出功率也没有问题。二是关于大中型客车和校车的EV应用,客车肯定是未来一个安全监管的重点,所以说客车和校车在这方面,我们认为做电动是非常合适的,我们铁镍电池也是非常有竞争优势的。三是工程车、专用车的EV化,特别是电动叉车,很重要,也很必要,我们铁镍电池由很大的优势,这个就不说了,大家应该会有相对的认识。
这是我们一个典型产品的技术参数图表,最大的峰值功率可以做到10C,允许的充电温度在零下15度左右充电是没有问题的,通过自身的加热就可以适应。这是我们典型的曲线,这是我们的启动曲线。这是一个寿命曲线,铁镍电池在80%的寿命之后实际上从80%到70%的曲线是很平稳的。我们认为安全环保、资源可再生应该是新能源电池下一步的发展趋势,应该是百年不变的趋势。
简单介绍一下我们公司,公司成立于1999年,成立17年以来我们做了两件事情,一是做了国内第一颗镍氢扣(音译)的电池,二是用了八年的时间研发了新型少维护铁镍电池。这是我们的研发团队,这是我们现有的产品介绍,主要是镍氢电池,前面专家说了很多,我就不再介绍了。这是我们17年专注取得的一些成绩,这是我们新建厂房的的一个规划,计划是新增新型少维护铁镍产能6亿瓦时,这个项目也得到了得到了国家发改委的支持。由于时间关系,谢谢大家!