影響客車業(yè)|微宏何欣:從用戶角度思考動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)
我今天主要匯報(bào)四個(gè)維度的思考,第一電池行業(yè)的現(xiàn)狀和趨勢(shì),第二微宏快充電池的一些基本特性和其他鋰電池的對(duì)比,第三快充電池目前產(chǎn)業(yè)化的情況和我們市場(chǎng)應(yīng)用的情況,第四對(duì)微宏團(tuán)隊(duì)的背景和我們未來的發(fā)展規(guī)劃做一個(gè)匯報(bào)。
在我開始講之前,我想跟大家分享幾個(gè)小小的案例,今年在美國(guó)舉辦的世界創(chuàng)新論壇上,美國(guó)前能源部部長(zhǎng)、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者朱棣文,他提出了對(duì)汽車動(dòng)力電池的一些期望,未來的電池應(yīng)該可以在滿電的狀態(tài)下讓車輛行駛200英里,通過二十分鐘快速充電,讓汽車再行駛100英里。大眾對(duì)電動(dòng)汽車提出的技術(shù)要求是充電15分鐘續(xù)航300英里。
實(shí)際上在我們現(xiàn)在動(dòng)力電池的應(yīng)用中,還是存在非常多的問題,第一個(gè)就是續(xù)航里程比較短,第一是電池的能量密度不夠高,第二充電速度比較慢,第三成本高,第四在嚴(yán)寒酷暑下,電池的性能表現(xiàn)會(huì)比較差。比如我在北京的一些朋友,他們?cè)诙扉_電動(dòng)車碰到?jīng)]電的情況下,要開到充電站去加電,首先可能要在寒風(fēng)瑟瑟中排上兩個(gè)小時(shí)的隊(duì),另外把電池充到大概可以跑還要充半個(gè)小時(shí),因此電動(dòng)汽車在冬天的使用感受基本上是非常差的。我和朋友開玩笑說,買這些電動(dòng)汽車的用戶可能都要買一個(gè)有加熱功能的羽絨服,因?yàn)槎炖m(xù)航里程本來就就會(huì)降低,開空調(diào)能耗就更大,用戶基本上不敢開空調(diào)。
今年我參加了夏季的百人會(huì)論壇,論壇上歐陽明高老師提到,國(guó)家制定的戰(zhàn)略就是到2020年我們要推出300瓦時(shí)每公斤的鋰電池,但是鋰電池真的做到這么高密度的時(shí)候,它的安全性挑戰(zhàn)就變得非常大。特斯拉作為電動(dòng)車的一個(gè)先行者,在今年推出了一款P90D,這個(gè)車一次行駛的里程是三百英里。事實(shí)上這臺(tái)車上電池的壽命基本上只有八百次。這是基于用戶一個(gè)星期充一次,在八年的壽命周期里,一共是四百多次電池的需求壽命,這樣八年質(zhì)保是可以做得到的。特斯拉在全球也做了很多超級(jí)充電站,主要是為了解決我們用戶里程的焦慮,就是我們開到外面的時(shí)候,這個(gè)車沒有電了,你可以給它快速充電,不過我們跟特斯拉工程師交流下來了解到,他們是非常不希望你去做快充的,因?yàn)榭斐涞那闆r下這個(gè)電池壽命衰減特別快。這也說明在不同的材料體系下,電池能不能做快充,取決于它本身的材料體系能不能做到這么長(zhǎng)的一個(gè)壽命。
所以快充其實(shí)涉及到兩個(gè)非常重要的問題,第一就是在快充情況下,壽命到底能做到兩百次,一千次,還是一萬次?第二到底什么叫快,原來的六小時(shí)的充電,你把它做到一小時(shí)也叫快充嗎?
微宏一直做得是十到十五分鐘快充,不改變大家在燃油車時(shí)代留下這么一個(gè)習(xí)慣,可以把車開到加油站,中間上個(gè)洗手間,這樣的模式我們認(rèn)為是真正的快充。微宏公司在2008年通過從用戶的使用習(xí)慣來進(jìn)行分析,制定了三大技術(shù)研發(fā)目標(biāo),第一點(diǎn)就十分鐘快速充電,第二點(diǎn)我們動(dòng)力電池要做到長(zhǎng)壽命,同步壽命是汽車工業(yè)設(shè)計(jì)里面的一個(gè)準(zhǔn)則,我們動(dòng)力電池的成本現(xiàn)在已經(jīng)占到整車40%-50%這么一個(gè)成本,電池如果不能做到跟整車等壽命,那么這個(gè)車的使用成本就實(shí)在是太高了。過了三年,四年誰能換得起這個(gè)電池?第三點(diǎn)就是安全性的問題。鋰離子電池非常不安全,今年三星的Note7發(fā)生爆炸的事情大家都很清楚,那么大家一定很疑問,經(jīng)過這么多年的發(fā)展,為什么像三星這樣的公司還會(huì)出現(xiàn)安全問題?就就是因?yàn)殇囯x子電池本身的化學(xué)特性所帶來的,所以微宏在今年3月份,在北京水立方發(fā)布了不燃燒電池技術(shù),這個(gè)也是我們解決電池安全問題的終極方案。
這里是我們兩代的電池產(chǎn)品,2009年就推了第一代LpTO鈦酸鋰電池,5-10分鐘可以充滿電,它的壽命是非常優(yōu)秀的,兩萬次的充放壽命,但它的缺點(diǎn)是能量密度低一些,剛才大家也都提到這個(gè)事情了,不過瑕不掩瑜,它應(yīng)用的范圍還是非常廣的。右邊這一個(gè)是我們2013年問世的LpCO鋰電池,它在保留原來鈦酸鋰快充長(zhǎng)壽命的優(yōu)異性能上又做了一些升級(jí),就是能量密度大幅度提升了。而我們將推出的第三代快充電池,能量密度達(dá)到了170瓦時(shí)每公斤。
我們把目前世界上主流的一些電池性能做了一些簡(jiǎn)單的對(duì)比,從這張表上我們可以清晰的看到,鈦酸鋰充電是非??斓模耆鉀Q用戶等候充電時(shí)間的問題。隨著大規(guī)模的應(yīng)用,產(chǎn)業(yè)化,規(guī)模化之后,鈦酸鋰的成本也得到了大幅的下調(diào),整個(gè)來說產(chǎn)品的綜合性和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)大大提升了。鈦酸鋰最近很熱門,我這里簡(jiǎn)單說明一下,微宏LpTO鈦酸鋰電池的優(yōu)異性能是來自于哪里。從分子結(jié)構(gòu)來說,左邊的是石墨的粉體,右邊是鈦酸鋰的結(jié)構(gòu),石墨簡(jiǎn)單講就像是一堆撕碎的紙片,它是一層一層的,電池在充放電過程中的過程中,鋰離子在這些層狀結(jié)構(gòu)中的穿梭會(huì)導(dǎo)致石墨層狀結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌的問題;而鈦酸鋰最大的優(yōu)秀之處就是它的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,在八年甚至十年的使用過程中,整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)都可以保持,屬于“零應(yīng)變”材料。鈦酸鋰電池這么好,但經(jīng)過這么多年,為什么它沒有得到大規(guī)模商業(yè)化?其中的原因在于鈦酸鋰電池脹氣的問題,一般的鈦酸鋰電池在前一兩百個(gè)循環(huán)的時(shí)候,就容易發(fā)生脹氣,脹氣以后電池就失效了。微宏通過大量的研究,找到了問題的根源,通過對(duì)鈦酸鋰粉體以及電解液的改性,把這個(gè)脹氣的難題徹底解決掉了。這是在實(shí)驗(yàn)室做的一個(gè)微宏LpTO鈦酸鋰電池壽命的測(cè)試曲線,大家可以看到它在6C充放的情況下,可以達(dá)到兩萬五千次以上的壽命。
我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)有來自美國(guó)的,也有來自中國(guó)的,我們做的最主要的工作是基于鈦酸鋰材料進(jìn)行了一系列的升級(jí)研發(fā),我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)在鈦酸鋰電池之后,又推出了第二代,第三代的產(chǎn)品,大大降低了我們生產(chǎn)的成本,還有解決了很多應(yīng)用上的,包括安全、能量密度以及產(chǎn)業(yè)化這幾大難題。所以目前我們?cè)谑袌?chǎng)上應(yīng)用已經(jīng)超過了一萬五千臺(tái),而且非常驕傲的是我們?cè)跉W洲的市場(chǎng)份額,占到了整個(gè)2015年歐洲的30%的市場(chǎng)份額。
在中國(guó),我們的應(yīng)用范圍也是非常廣,搭載微宏電池的大巴車,每一天都在負(fù)責(zé)大量運(yùn)營(yíng)的工作,我們跟佛山聯(lián)合打造了華南快充的一個(gè)示范基地,這也是我們的客戶在使了快充的大把之后,發(fā)自內(nèi)心地感覺到它確實(shí)非常能夠解決我們公交人運(yùn)營(yíng)的需求。所以走到今天,我們也非常感謝在座的很多客車行業(yè)的朋友,公交行業(yè)的朋友,很支持微宏的工作。我們現(xiàn)在一共有兩百零七家公交公司,33家整車廠,都已經(jīng)跟微宏開展了合作。還有6家其他的,在重工的一些行業(yè),包括港口的一些行業(yè)的客戶。
這是我們2011年最早在重慶投放的一個(gè)快充充電站,這個(gè)充電站跟我們現(xiàn)在的加油站是一模一樣的款式,車輛在跑幾圈之后回來進(jìn)行10分鐘的快速充電,完全不影響公交在發(fā)車班次,運(yùn)營(yíng)調(diào)配的習(xí)慣。這些車輛已經(jīng)運(yùn)行了超過五年,單車?yán)鄯e快充八千次,容量衰減小于7%,通過重慶這么一個(gè)項(xiàng)目,也確定了微宏的LpTO鈦酸鋰的地位?,F(xiàn)在我們重慶路上在跑的車輛已經(jīng)超過了1,500臺(tái)。
這是我們?cè)诘聡?guó)明斯特參加歐洲的宙斯項(xiàng)目,一共是四臺(tái)純電動(dòng)。微宏進(jìn)入到汽車大國(guó)德國(guó)的市場(chǎng),很不容易。明斯特這個(gè)項(xiàng)目從全球一共挑選了六家電池供應(yīng)商,微宏成為了中國(guó)唯一的代表。當(dāng)然,我們?cè)谥貞c、深圳、蘇州各個(gè)地方都有很多的純電動(dòng)大巴了。北京公交也是從2014年開始,從原來的慢充以及換電全面切換到了快充的模式。目前我們?cè)诒本┮呀?jīng)交付和在路上運(yùn)營(yíng)的車輛已經(jīng)超過一千臺(tái),這兩年運(yùn)營(yíng)下來確實(shí)效果非常好,這里有一些公交,我們公交采訪他們的一些語錄,我就不一一去念了,總體來說使用過快充的公交客戶,它的客戶黏性是非常強(qiáng)的,用過了之后都說好。
我把我們微宏公司的概況做一個(gè)介紹,微宏動(dòng)力成立于2006年12月份,我們現(xiàn)在15,000余臺(tái)的電動(dòng)巴士在線運(yùn)營(yíng),到現(xiàn)在我們產(chǎn)品是零安全事故。
微宏的前身是做海水淡化和污水處理的,核心技術(shù)是納米超濾膜,我們?cè)瓉淼倪@么一個(gè)搞化學(xué)、搞材料的團(tuán)隊(duì),延伸到了動(dòng)力電池的行業(yè)。我們說微宏是為動(dòng)力電池而生的,因?yàn)槲⒑暝瓉頉]有搞3C電池的背景,我們就是從客戶需要去做研發(fā),目標(biāo)就是快充,長(zhǎng)壽命,高安全,讓用戶真正把這個(gè)車用得方便,用的省心,用的舒心。
因?yàn)槲覀冊(cè)谟?guó)有一千臺(tái)巴士的運(yùn)營(yíng)案例,在今年的6月9日微宏榮獲了英國(guó)的《金融時(shí)報(bào)》轉(zhuǎn)型創(chuàng)新商業(yè)獎(jiǎng),有來自全球140個(gè)國(guó)家參加了這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的評(píng)選,我們是作為中國(guó)的唯一代表,這是中國(guó)人的驕傲。
關(guān)于未來產(chǎn)業(yè)化的計(jì)劃,從2017年開始,我們有2GWh的投入,到2019年的8月份,我們會(huì)推出300瓦時(shí)每公斤的電池產(chǎn)品,這也是跟阿貢實(shí)驗(yàn)室新合作的一款產(chǎn)品,屆時(shí)產(chǎn)能達(dá)到8G瓦時(shí)。
最后我想跟各位分享一下,我們把動(dòng)力電池比作一棵大樹,我們覺得它的根就是這三個(gè)要素,十分鐘快速充電,長(zhǎng)壽命,不燃燒,我們真的把這個(gè)根牢牢扎在泥土里之后,我們的能量就可以像上面的枝一樣越長(zhǎng)越茂密,但如果三個(gè)最根本的東西沒有搞好的話,所有的東西都是虛的。所以我們想跟大家一起來把這個(gè)新能源事業(yè),基于把這個(gè)根做好。
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