動(dòng)力電池技術(shù)的案例
中汽研-基于專利分析的新能源汽車動(dòng)力電池熱管理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析
可以看出，這幾個(gè)國(guó)家也是新能源汽車主要市場(chǎng)和動(dòng)力電池主要產(chǎn)出國(guó)，龐大的市場(chǎng)需求推動(dòng)了電池熱管理技術(shù)的快速發(fā)展。
3.3動(dòng)力電池熱管理技術(shù)申請(qǐng)人分析
電池熱管理技術(shù)全球主要申請(qǐng)人前10名如圖3所示，他們分別是LG化學(xué)、豐田、福特、本田、比亞迪、華霆動(dòng)力、三星SDI、吉利、寧德時(shí)代和博世。前10名的申請(qǐng)總量為2911件，占全球申請(qǐng)總量的20.5%，可見(jiàn)電池熱管理技術(shù)申請(qǐng)較為分散。排名前10的申請(qǐng)人中有4家動(dòng)力電池供應(yīng)商、4家整車企業(yè)、1家頭部汽車零部件企業(yè)和1家整車及動(dòng)力電池的開發(fā)企業(yè)。電池供應(yīng)商和整車企業(yè)在該領(lǐng)域均有相當(dāng)均衡的研發(fā)投入。
電池熱管理技術(shù)中國(guó)專利主要申請(qǐng)人前10名如圖4所示，中國(guó)范圍內(nèi)動(dòng)力電池熱管理技術(shù)專利專利申請(qǐng)量前3名的分別為華霆動(dòng)力、比亞迪和寧德時(shí)代。排名前3的企業(yè)專利申請(qǐng)總量占前10名專利申請(qǐng)總量的40%。LG化學(xué)和豐田在動(dòng)力電池熱管理技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)＠季州^多，但在中國(guó)的專利布局相對(duì)不足，排名僅為第7名和第5名。另外，本田、三星SDI和博世，在動(dòng)力電池熱管理全球?qū)＠暾?qǐng)量人排名中進(jìn)入前10名，但在中國(guó)專利布局較少。在中國(guó)專利主要申請(qǐng)人前10名的中國(guó)企業(yè)還包括：吉利、北汽新能源和蜂巢，他們?cè)谌驅(qū)＠暾?qǐng)量相對(duì)較少，專利向外輸出的能力有所不足，全球?qū)＠暾?qǐng)量沒(méi)有進(jìn)入前10名。
3.4動(dòng)力電池熱管理技術(shù)發(fā)明人分析
基于第1發(fā)明人統(tǒng)計(jì)，動(dòng)力電池熱管理技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)第1發(fā)明人前10名如表2所示。排名第1的發(fā)明人為李樹民，隸屬于華霆（合肥）動(dòng)力技術(shù)有限公司，在2013—2018年為華霆動(dòng)力進(jìn)行動(dòng)力電池熱管理技術(shù)專利申請(qǐng)，其重點(diǎn)研究領(lǐng)域?yàn)閳A柱電池的液體換熱技術(shù)。
展開 寧德時(shí)代VS比亞迪動(dòng)力鋰電池技術(shù)布局對(duì)比 ￥500
(4)專利申請(qǐng)地域?qū)Ρ龋褐袊?guó)為兩者主要布局區(qū)域
目前，比亞迪和寧德時(shí)代的動(dòng)力鋰電池專利申請(qǐng)區(qū)域主要集中在中國(guó)，兩者在中國(guó)申請(qǐng)的動(dòng)力鋰電池專利數(shù)量分別為764項(xiàng)和174項(xiàng)。美國(guó)是兩者動(dòng)力鋰電池專利申請(qǐng)的第二大地區(qū)，兩者在美國(guó)的動(dòng)力鋰電池專利申請(qǐng)數(shù)量分別為88項(xiàng)和40項(xiàng)。
統(tǒng)計(jì)口徑說(shuō)明：按每件申請(qǐng)顯示一個(gè)公開文本的去重規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并選擇公開日最新的文本計(jì)算。
(5)專利類型對(duì)比：兩者發(fā)明專利占比較大
比亞迪和寧德時(shí)代動(dòng)力鋰電池專利申請(qǐng)類型以發(fā)明專利為主。比亞迪78%的動(dòng)力鋰電池專利為發(fā)明專利;寧德時(shí)代52%動(dòng)力鋰電池專利為發(fā)明專利。
(6)專利技術(shù)構(gòu)成對(duì)比：兩者布局的前兩大細(xì)分領(lǐng)域一致，但側(cè)重不同
目前，“H01M10二次電池;及其制造”和“H01M2非活性部件的結(jié)構(gòu)零件或制造方法〔2〕”均為比亞迪和寧德時(shí)代的前兩大動(dòng)力鋰電池技術(shù)細(xì)分分布領(lǐng)域，其中比亞迪在“H01M10二次電池;及其制造”領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量最高，為191項(xiàng);寧德時(shí)代在“H01M2非活性部件的結(jié)構(gòu)零件或制造方法〔2〕”領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量最多，為92項(xiàng)。兩者其它重點(diǎn)細(xì)分動(dòng)力鋰電池技術(shù)布局情況如下：
從動(dòng)力鋰電池專利聚焦的領(lǐng)域看，目前比亞迪的動(dòng)力鋰電池專利聚焦領(lǐng)域較明顯，其主要聚焦于應(yīng)用動(dòng)力電池、電動(dòng)汽車、電池模組、單體電池等。
(7)重點(diǎn)專利布局對(duì)比：比亞迪重點(diǎn)布局的專利被引用次數(shù)和專利家族規(guī)模較多
在重點(diǎn)專利布局上，比亞迪重點(diǎn)布局的專利為“電動(dòng)汽車及電動(dòng)汽車的車載充電器”，該項(xiàng)專利被引用次數(shù)最多為55次，專利家族規(guī)模為1項(xiàng);“一種立體車庫(kù)” 該項(xiàng)專利家族規(guī)模最多為2項(xiàng)。
展開 從龍頭企業(yè)來(lái)看中國(guó)動(dòng)力電池的技術(shù)路線
中國(guó)動(dòng)力電池路線，目前主要是受到C和B兩家動(dòng)力電池企業(yè)所主導(dǎo)，而B家最主要的方向是從三元往磷酸鐵鋰走。而C家的技術(shù)路線，也沒(méi)有公布特別清晰，不過(guò)最近在新能源汽車會(huì)議上，有朋友拍攝了C家最新的動(dòng)力電池的技術(shù)路線，我想重新整理這些材料作為切入點(diǎn)。
第一部分 電池的化學(xué)體系
因?yàn)槭?em>動(dòng)力電池的龍頭，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外車企的電動(dòng)汽車車型主要提供商，所以從技術(shù)路線的角度是可以從里面反推出很多有趣的東西。
第一類 高性價(jià)比電池：磷酸鐵鋰這個(gè)化學(xué)體系，最大的優(yōu)點(diǎn)還是對(duì)于金屬約束少。所以C家把這類定義為 “經(jīng)濟(jì)型”。從時(shí)間軸來(lái)分，可以分為兩個(gè)階段
2021-2023年，電芯質(zhì)量能量密度介于180-200Wh/kg之間（體積能量密度350Wh/L-450Wh/L）。
2023-2028年，隨著通過(guò)材料體系和工藝的優(yōu)化，正在開發(fā)質(zhì)量能量密度在210-230Wh/kg（體積能量密度450Wh/L-500Wh/L）的磷酸鐵鋰電芯。
因此2023年是一個(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn)，可以理解為鐵鋰電池能達(dá)到450Wh/L這個(gè)和之前三元電池520Wh/L相差無(wú)幾的數(shù)據(jù)，能替代65kWh以下的需求。從這個(gè)邏輯意義上來(lái)看，C家的想法，在經(jīng)濟(jì)性上不考慮快充的方案下，把A0-B級(jí)入門款的車型全部涵蓋掉。我的理解是，這里的鐵鋰和我們之前170Wh/kg的方案有著明顯的差異化。
圖1 C家在新能源會(huì)議上展示的動(dòng)力電池技術(shù)路徑
第二類 中檔電池 中鎳高電壓
這其實(shí)是一條演進(jìn)路線，從之前的NCM523演進(jìn)到中鎳高電壓體系 “鎳55”的車型，最主要是針對(duì)現(xiàn)有的中高端車型演進(jìn)的道路。
展開 7/2 Ansys在動(dòng)力電池設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用
這種狀況在中國(guó)尤為明顯，國(guó)家已將新能源汽車作為七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，新能源汽車市場(chǎng)近幾年更是呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，動(dòng)力電池技術(shù)作為其核心和瓶頸技術(shù)一直是研究的重中之重。中國(guó)車企以純電動(dòng)和插電混合動(dòng)力汽車為主，兼顧燃料電池汽車路線。因此，鋰離子電池和燃料電池在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間將是動(dòng)力電池主要發(fā)展方向。
Ansys擁有目前市場(chǎng)上關(guān)于鋰電池和燃料電池最完善也最被廣泛采用的解決方案。針對(duì)鋰電池，Ansys FLUENT提供了MSMD模塊和詳細(xì)3D電化學(xué)模型，可完成從電極-電芯-模組-PACK不同級(jí)別的電熱耦合、熱失控等仿真，并且和Twin Builder一起實(shí)現(xiàn)BMS系統(tǒng)級(jí)仿真；針對(duì)燃料電池，F(xiàn)LUENT提供了PEMFC和SOFC兩類燃料電池仿真模塊，可完成電池單體或PACK級(jí)的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)仿真。通過(guò)此次Webinar, 您將能了解完整的Ansys電池解決方案、電熱耦合仿真方法以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)客戶具體實(shí)施案例。
內(nèi)容
Ansys電池解決方案概要及最佳實(shí)踐；
Ansys FLUENT MSMD鋰電池仿真模塊和PEMFC燃料電池模塊；
Ansys Twin Builder降階技術(shù)及系統(tǒng)仿真。
講師簡(jiǎn)介
井文明
井文明，Ansys電池行業(yè)專家及流體高級(jí)工程師。畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，具有10年豐富的流體仿真及測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，專注于燃燒、化學(xué)反應(yīng)及新能源電池等專業(yè)方向。
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預(yù)計(jì)2025年我國(guó)將需要近900GWh的動(dòng)力電池 | 動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)報(bào)告（2022版）
具體來(lái)看：
1、構(gòu)建出行全場(chǎng)景的補(bǔ)能體系，實(shí)現(xiàn)跨城出行以及提高續(xù)航里程和解決低溫性能衰減等方面能有效解決充電和續(xù)航焦慮；
2、加強(qiáng)電池云端監(jiān)測(cè)和電池熱傳播途徑技術(shù)創(chuàng)新能有效降低動(dòng)力電池熱失控風(fēng)險(xiǎn)，提升安全性；
3、鈉離子電池、4680電池、采用硅碳負(fù)極材料和無(wú)鈷正極材料的高鎳低鈷電池及固態(tài)電池等新一代產(chǎn)品將加速落地。其中，鈉離子電池受限于能量密度，未來(lái)或?qū)⒆鳛殇?em>電池的補(bǔ)充，用于儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車等特定場(chǎng)景。全固態(tài)電池要想實(shí)現(xiàn)2025年量產(chǎn)，還需突破成本、循環(huán)壽命以及生產(chǎn)工藝等挑戰(zhàn)；
4、CTP、CTC技術(shù)能極大提高體積效率和能量密度并降低成本，將加快在車端的導(dǎo)入和應(yīng)用。
本報(bào)告共分為四個(gè)部分。第一部分是研究背景，包含動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈、政策和產(chǎn)業(yè)最新動(dòng)態(tài)介紹；第二部分是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析，重點(diǎn)分析了動(dòng)力電池市場(chǎng)現(xiàn)狀并預(yù)測(cè)了未來(lái)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)需求和動(dòng)力電池回收市場(chǎng)規(guī)模；第三部分是技術(shù)趨勢(shì)分析，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)趨勢(shì)、新一代動(dòng)力電池技術(shù)、電池材料發(fā)展和回收技術(shù)；第四部分是對(duì)重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行布局和產(chǎn)品進(jìn)展進(jìn)行展示，如最近很火的欣旺達(dá)和蜂巢能源等。
從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，動(dòng)力電池包含上游原材料開采，中游動(dòng)力電池生產(chǎn)和下游動(dòng)力電池應(yīng)用和回收等多個(gè)環(huán)節(jié)。其中，動(dòng)力電池原材料涉及面非常廣，如電芯生產(chǎn)端就包含生產(chǎn)三元正極的鎳鈷錳、碳酸鋰或氫氧化鋰等原材料，也有生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極的碳酸鋰和硫酸鐵，還有制備隔膜、電解液以及隔膜等相關(guān)原材料。而生產(chǎn)過(guò)程主要包含電芯、BMS、熱管理和殼體以及動(dòng)力電池產(chǎn)品等制造。
展開 為什么說(shuō)，無(wú)熱擴(kuò)散技術(shù)是動(dòng)力電池安全的基石？
▲圖2.中國(guó)領(lǐng)先于全球率先
在電池熱失控?cái)U(kuò)展實(shí)驗(yàn)中積累了很多
隨著2021年的推進(jìn)，中國(guó)電池企業(yè)的動(dòng)力電池和車企，開始在電池安全技術(shù)方面不斷發(fā)布技術(shù)，主要包括：
▲圖3.不完全統(tǒng)計(jì)時(shí)間線的熱不擴(kuò)散電池
●電池企業(yè)
寧德時(shí)代、弗迪電池、欣旺達(dá)、蜂巢能源
●汽車企業(yè)
比亞迪、江淮汽車、廣汽乘用車、東風(fēng)嵐圖、長(zhǎng)城汽車、吉利極氪
時(shí)間軸主機(jī)廠&動(dòng)力電池廠商技術(shù)概覽
◎2020年01月
比亞迪的刀片電池
◎2020年03月
江淮的蜂窩電池
◎2020年09月
寧德時(shí)代推出NCM811 NP電池
◎2020年12月
蜂巢能源發(fā)布的果凍電池
◎2020年12月
欣旺達(dá)推出不起火電池
◎2021年03月
廣汽推出彈匣電池
◎2021年03月
東風(fēng)嵐圖推出琥珀電池
◎2021年06月
長(zhǎng)城推出大禹電池
◎2021年07月
極氪推出極芯電池
這一系列的電池系統(tǒng)的發(fā)布，都是在電池熱失控?cái)U(kuò)展實(shí)驗(yàn)5分鐘的基礎(chǔ)上，達(dá)到電池熱失控不擴(kuò)展的效果。但如2022年“兩會(huì)”期間，人大代表、長(zhǎng)城汽車總裁王鳳英“推動(dòng)動(dòng)力電池熱失控防護(hù)技術(shù)應(yīng)用”的提案所言，以動(dòng)力電池熱失控防護(hù)為方向，多家車企推出相關(guān)安全技術(shù)，但由于業(yè)內(nèi)認(rèn)識(shí)不足，新技術(shù)推廣應(yīng)用遠(yuǎn)不及預(yù)期。
因此，在標(biāo)準(zhǔn)制定層面，工信部也發(fā)布了2022年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)，明確提出要啟動(dòng)動(dòng)力電池安全標(biāo)準(zhǔn)修訂，提升熱失控預(yù)警和安全防護(hù)水平。所以從這個(gè)意義上來(lái)看，在未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)修訂中，可能會(huì)從強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)角度提高熱擴(kuò)散要求，大幅提高安全門檻。
展開 淺析汽車動(dòng)力電池包的組成、成組技術(shù)及成組效率對(duì)比
顯然，2020年單體電芯能量密度要達(dá)到這個(gè)水平有難度，那么進(jìn)一步提高動(dòng)力電池的成組效率就變得十分必要和緊迫。
模組優(yōu)化設(shè)計(jì)可以從多個(gè)方面著手，對(duì)于圓柱來(lái)說(shuō)，業(yè)內(nèi)新研發(fā)了21700電芯，相較于18650，電芯直徑變大后，動(dòng)力電池支架板和集流片孔變大，相應(yīng)重量減輕，動(dòng)力電池包中電芯數(shù)量減少，同時(shí)焊接配件的數(shù)量也相應(yīng)減少。
在鋰動(dòng)力電池成組技術(shù)中，最重要的是電池管理系統(tǒng)，它是動(dòng)力電池包的“大腦”，它像“管家”一樣，包攬所有的工作，從監(jiān)控每一級(jí)動(dòng)力電池物理變量，環(huán)境溫度，到系統(tǒng)級(jí)動(dòng)力電池包性能估計(jì)，在線診斷與預(yù)警，充、放電與預(yù)充控制，熱、冷管理等。大電流主動(dòng)均衡技術(shù)是電池管理系統(tǒng)中最核心的技術(shù)，它需要解決的是動(dòng)力電池包在使用過(guò)程中衰減的問(wèn)題，也就是要確保續(xù)航里程穩(wěn)定及可預(yù)測(cè)的問(wèn)題。
展開 動(dòng)力電池“爭(zhēng)霸賽”，蜂巢能源開啟向上攻勢(shì)
在新四化的浪潮中，動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，一直以來(lái)備受行業(yè)高度重視，因此誰(shuí)能掌握先進(jìn)的動(dòng)力電池技術(shù)，誰(shuí)就能在未來(lái)市場(chǎng)掌握絕對(duì)話語(yǔ)權(quán)。其中，作為擁有長(zhǎng)城基因的企業(yè)，蜂巢能源在動(dòng)力電池市場(chǎng)可謂一匹黑馬，短短幾年便殺入新能源汽車動(dòng)力電池市場(chǎng)Top10，其背后的優(yōu)勢(shì)不言而喻。
蜂巢能源上海車展展示（視頻來(lái)源：蜂巢能源）
一方面，大批核心骨干的汽車背景，讓蜂巢電池從誕生之初就從品牌、技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才等方面聚焦實(shí)力；另一方面，此次上海國(guó)際車展蜂巢能源啟動(dòng)業(yè)內(nèi)首個(gè)創(chuàng)新日計(jì)劃，這對(duì)于蜂巢能源品牌、產(chǎn)業(yè)、人才、產(chǎn)品技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，無(wú)疑會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)其在動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和引領(lǐng)能力。
那么，蜂巢能源為何發(fā)展如此之快？又有哪些黑科技？在動(dòng)力電池行業(yè)地位如何？
展開 淺析汽車動(dòng)力電池包的組成、成組技術(shù)及成組效率對(duì)比
軟包電池
軟包電芯模組成組效率約為85％，系統(tǒng)成組效率約為60％。軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間，但對(duì)模組設(shè)計(jì)要求較高，安全性不易把控。
在成組效率方面，相較于軟包和圓柱動(dòng)力電池，方形動(dòng)力電池成組效率更高。方形電芯的模組成組效率約為89％，系統(tǒng)成組效率約為70％。方型電芯更適用于規(guī)則箱體，電芯體積變大有利于提高電芯能量密度，后續(xù)模組成組效率提升空間有限，有賴于單體電芯能量密度的提升。
如果按照目前的系統(tǒng)成組效率計(jì)算，要達(dá)到《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》提出的2020年新型鋰離子動(dòng)力電池包能量密度260Wh／kg的要求，那么，圓柱單體電芯就需要達(dá)到400Wh／kg，軟包單體電芯能量密度要達(dá)到433Wh／kg，方形單體電芯能量密度需要達(dá)到371Wh／kg。顯然，2020年單體電芯能量密度要達(dá)到這個(gè)水平有難度，那么進(jìn)一步提高動(dòng)力電池的成組效率就變得十分必要和緊迫。
模組優(yōu)化設(shè)計(jì)可以從多個(gè)方面著手，對(duì)于圓柱來(lái)說(shuō)，業(yè)內(nèi)新研發(fā)了21700電芯，相較于18650，電芯直徑變大后，動(dòng)力電池支架板和集流片孔變大，相應(yīng)重量減輕，動(dòng)力電池包中電芯數(shù)量減少，同時(shí)焊接配件的數(shù)量也相應(yīng)減少。
在鋰動(dòng)力電池成組技術(shù)中，最重要的是電池管理系統(tǒng)，它是動(dòng)力電池包的“大腦”，它像“管家”一樣，包攬所有的工作，從監(jiān)控每一級(jí)動(dòng)力電池物理變量，環(huán)境溫度，到系統(tǒng)級(jí)動(dòng)力電池包性能估計(jì)，在線診斷與預(yù)警，充、放電與預(yù)充控制，熱、冷管理等。大電流主動(dòng)均衡技術(shù)是電池管理系統(tǒng)中最核心的技術(shù)，它需要解決的是動(dòng)力電池包在使用過(guò)程中衰減的問(wèn)題，也就是要確保續(xù)航里程穩(wěn)定及可預(yù)測(cè)的問(wèn)題。
展開 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池熱管理技術(shù)
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池熱管理技術(shù)
從電池供應(yīng)商供應(yīng)維度來(lái)看動(dòng)力電池整體格局-1.比亞迪
▲圖5.按照月度的趨勢(shì)變化圖
Part 2
比亞迪的外供情況（弗迪電池）
從目前的趨勢(shì)來(lái)看，隨著比亞迪自身的用量提升，弗迪電池對(duì)比亞迪本身的電池依賴度在上升，除了在5月-7月給一汽的供應(yīng)超過(guò)200MWh，最近走的量都挺低的。
我是這么看的：在目前這個(gè)格局下面，二線其實(shí)挺難打開的，主要的邏輯是之前圍繞三元來(lái)做，沒(méi)有那么快去切換到鐵鋰。
▲圖6.弗迪電池在2021年的客戶分解情況
我覺(jué)得這個(gè)核心邏輯是：在2021年，乘用車的客戶中，選擇三元的還是要多一些。
在這方面，航鋰電的開拓成果可見(jiàn)一斑。11月中航鋰電供給零跑107MWh，小鵬235Mwh，這個(gè)數(shù)據(jù)還是非常不錯(cuò)的。
▲圖7.中航鋰電的客戶開拓
而造車新勢(shì)力的電池供應(yīng)商優(yōu)化，也是一個(gè)很有意思的事情。
小鵬今年的量能是超出預(yù)期的，實(shí)際上從寧德拿到的份額是有限的，所以才出現(xiàn)了加入中航的這個(gè)事情，而且這部份量有效地支撐了最近的交付。從現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)來(lái)看，將來(lái)在武漢基地的擴(kuò)充，中航會(huì)占據(jù)比較大的份額，明年小鵬的量可能圍繞磷酸鐵鋰來(lái)走一部分，這部分對(duì)于中航下一步的突破還是挺有意思的。
▲圖8.小鵬汽車2021年的裝車電池供應(yīng)商的分配
我個(gè)人覺(jué)得比亞迪的這個(gè)整車企業(yè)的身份還是拖累了弗迪電池外供的進(jìn)度，所以下一步在海外汽車企業(yè)打開局面的次序更重要一點(diǎn)。
小結(jié)：2022年的動(dòng)力電池技術(shù)格局，主要還是海外圍繞4680開發(fā)，國(guó)內(nèi)做4680的開發(fā)工作和各種磷酸鐵鋰的替換，這是第一篇先起個(gè)引子。
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瑞浦能源張小聰：新一代動(dòng)力電池技術(shù)展望
2021年6月22日-23日，由蓋世汽車主辦的“2021中國(guó)下一代汽車高質(zhì)量發(fā)展論壇?新能源汽車三電先進(jìn)技術(shù)?”在南京召開。本次會(huì)議持續(xù)兩天，將圍繞新能源三電中長(zhǎng)期技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)、上下游供應(yīng)鏈、成本、材料體系、電池結(jié)構(gòu)技術(shù)、熱管理、安全技術(shù)、電機(jī)電控關(guān)鍵技術(shù)、智能制造等行業(yè)焦點(diǎn)話題展開。會(huì)議期間，瑞浦能源有限公司市場(chǎng)總監(jiān)張小聰發(fā)表了“新一代動(dòng)力電池技術(shù)展望”的主題演講。
以下為演講實(shí)錄：
在座各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位行業(yè)同行：
大家下午好！剛才弗迪劉博士講了混動(dòng)，包括PHEV和HEV，我主要講BEV方面的技術(shù)發(fā)展方向和技術(shù)研究進(jìn)展，請(qǐng)各位批評(píng)指正。
新能源汽車發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)從政策層面、市場(chǎng)層面都紅紅火火，政府也發(fā)布了2025年要達(dá)到20%的滲透率的指標(biāo)，目前這個(gè)指標(biāo)的完成指日可待。在全球范圍內(nèi)，包括日本、歐洲、美國(guó)等汽車發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)新能源汽車發(fā)展包括節(jié)能減排的規(guī)劃也非常清晰，目前全球新能源汽車?yán)顺眲?shì)不可當(dāng)。
國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池行業(yè)經(jīng)過(guò)近十年發(fā)展，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池梯隊(duì)逐漸開始形成，這對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)是非常好的點(diǎn)子。金字塔型結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)固的，目前中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)就差不多是這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，這對(duì)中國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展非常有幫助。
鐵鋰和三元大趨勢(shì)共存
磷酸鐵鋰電池經(jīng)歷了起起伏伏，說(shuō)到底電池技術(shù)之爭(zhēng)，無(wú)論是三元還是鐵鋰，我認(rèn)為是此消彼漲，相互競(jìng)爭(zhēng)的狀態(tài)。從傳統(tǒng)3C電池開始，沒(méi)有一條技術(shù)路線可以打遍天下無(wú)敵手的，只是這個(gè)產(chǎn)品、這個(gè)技術(shù)發(fā)展到什么程度，優(yōu)勢(shì)是什么，劣勢(shì)是什么？
展開 CAE技術(shù)在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能上的應(yīng)用
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車安全相關(guān)重要部件，動(dòng)力電池安全性能是電動(dòng)汽車安全性能的重中之重。 為保證動(dòng)力電池安全，國(guó)內(nèi)外制定了一系列動(dòng)力電池相關(guān)技術(shù)法規(guī)； 相關(guān)技術(shù)法規(guī)(例如 ISO12405-3， IEC 62660， ECE R100.2， SAE J2929， UL 2580， GB/T 31467.3等)， 對(duì)動(dòng)力電池振動(dòng)性能及其試驗(yàn)測(cè)試都做出相關(guān)規(guī)定。應(yīng)用CAE仿真技術(shù)可以在動(dòng)力電池樣件制造出之前對(duì)其振動(dòng)能否達(dá)到要求進(jìn)行預(yù)估計(jì)算，并幫助提高動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能。
電池包振動(dòng)疲勞分析
輸入?yún)?shù)
某電動(dòng)汽車電池箱體采用鈑金件設(shè)計(jì)，電芯采用18650電池并設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)模塊。 經(jīng)網(wǎng)格處理，賦予材料及厚度等屬性后， 計(jì)算電池總重 360.1kg，與原電池估算重量（360kg）相比誤差僅 0.1kg。
（動(dòng)力電池建模處理）
模態(tài)與頻響
約束動(dòng)力電池與車身連接位置自由度，計(jì)算 200Hz 以下約束模態(tài)。電池包 200Hz 以上共有 68 階模態(tài)，其中前 8 階皆為上蓋模態(tài)（表 1） ，電池上蓋剛度差，模態(tài)頻率低，是振動(dòng)疲勞風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，需在后續(xù)分析中關(guān)注。 根據(jù)模態(tài)分析結(jié)果對(duì)電池進(jìn)行頻響分析， 由上蓋中心點(diǎn)頻響結(jié)果， Z 向響應(yīng)遠(yuǎn)大于 X 向/Y 向響應(yīng)，動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞風(fēng)險(xiǎn)為 Z 向振動(dòng)時(shí)上蓋位置。
展開 CAE技術(shù)在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能上的應(yīng)用
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車安全相關(guān)重要部件，動(dòng)力電池安全性能是電動(dòng)汽車安全性能的重中之重。為保證動(dòng)力電池安全，國(guó)內(nèi)外制定了一系列動(dòng)力電池相關(guān)技術(shù)法規(guī)； 相關(guān)技術(shù)法規(guī)(例如 ISO12405-3， IEC 62660， ECE R100.2， SAE J2929， UL 2580， GB/T 31467.3等)， 對(duì)動(dòng)力電池振動(dòng)性能及其試驗(yàn)測(cè)試都做出相關(guān)規(guī)定。應(yīng)用CAE仿真技術(shù)可以在動(dòng)力電池樣件制造出之前對(duì)其振動(dòng)能否達(dá)到要求進(jìn)行預(yù)估計(jì)算，并幫助提高動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能。
電池包振動(dòng)疲勞分析
輸入?yún)?shù)
某電動(dòng)汽車電池箱體采用鈑金件設(shè)計(jì)，電芯采用18650電池并設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)模塊。 經(jīng)網(wǎng)格處理，賦予材料及厚度等屬性后， 計(jì)算電池總重 360.1kg，與原電池估算重量（360kg）相比誤差僅 0.1kg。
（動(dòng)力電池建模處理）
模態(tài)與頻響
約束動(dòng)力電池與車身連接位置自由度，計(jì)算 200Hz 以下約束模態(tài)。電池包 200Hz 以上共有 68 階模態(tài)，其中前 8 階皆為上蓋模態(tài)（表 1） ，電池上蓋剛度差，模態(tài)頻率低，是振動(dòng)疲勞風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，需在后續(xù)分析中關(guān)注。 根據(jù)模態(tài)分析結(jié)果對(duì)電池進(jìn)行頻響分析， 由上蓋中心點(diǎn)頻響結(jié)果， Z 向響應(yīng)遠(yuǎn)大于 X 向/Y 向響應(yīng)，動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞風(fēng)險(xiǎn)為 Z 向振動(dòng)時(shí)上蓋位置。
展開 2018第二屆亞洲動(dòng)力電池與儲(chǔ)能技術(shù)峰會(huì)
新能源汽車產(chǎn)業(yè)的變革促使動(dòng)力電池成為全球電池市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的最大引擎，預(yù)計(jì)至2022 年，全球動(dòng)力電池總需求量和市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到54.9GWh和267億美元。同時(shí)隨著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，VR、無(wú)人機(jī)、智能穿戴以及機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)的崛起，將進(jìn)一步帶動(dòng)全球?qū)Ω咝阅?em>電池的需求，電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)設(shè)備、電池材料也將大幅受益。
在全球?qū)?em>電池強(qiáng)烈需求的情況下，我國(guó)電池技術(shù)“后勁不足”的問(wèn)題日益凸顯。一，我國(guó)企業(yè)技術(shù)研發(fā)投入比較低。2016年，我國(guó)高技術(shù)制造業(yè)研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)與主營(yíng)業(yè)務(wù)收入之比為1.9%。國(guó)際上一般認(rèn)為，當(dāng)研發(fā)強(qiáng)度達(dá)到2%時(shí)，企業(yè)才能基本生存；當(dāng)研發(fā)強(qiáng)度達(dá)到5%以上，企業(yè)才具有競(jìng)爭(zhēng)力。二，產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化能力不足。雖然我國(guó)每年有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的與電池相關(guān)的科研成果發(fā)表，但這些碎片化的知識(shí)難以直接滿足公司對(duì)電池產(chǎn)品的需求，這就導(dǎo)致了“研”和“產(chǎn)”不能直接對(duì)接。
本次論壇的承辦單位，能源學(xué)人、南屋實(shí)驗(yàn)室、電池產(chǎn)業(yè)網(wǎng)聯(lián)合發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建了從電池研發(fā)到相關(guān)技術(shù)落地產(chǎn)業(yè)化的整條服務(wù)鏈。能源學(xué)人和電池產(chǎn)業(yè)網(wǎng)將分別挖掘科研單位、企業(yè)的需求及遇到的難題，并幫助二者實(shí)現(xiàn)技術(shù)對(duì)接。對(duì)于非成熟化技術(shù)，將通過(guò)南屋實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行技術(shù)的改進(jìn)，然后再與企業(yè)產(chǎn)業(yè)化對(duì)接。三方將整合各方資源，共同為我國(guó)新能源技術(shù)的發(fā)展建言獻(xiàn)策，促進(jìn)新能源產(chǎn)學(xué)研高速轉(zhuǎn)化！
會(huì)議主要內(nèi)容
本次會(huì)議將繼續(xù)圍繞“技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”為核心，結(jié)合當(dāng)今電池及其他儲(chǔ)能領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題展開討論。
展開 動(dòng)力電池技術(shù)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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