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      【鋰電自行車大會】創明電池高級技術總監段紅坤:電動自行車換電模式下圓柱電池一致性應用考驗
      發布時間:2020-06-19

      2020年6月19日,以“產業升級 生態融合”為主題、由起點鋰電大數據、起點電動網、中國新能源企業家俱樂部(SNEC)主辦,中汽博通商務咨詢(北京)有限公司聯合主辦,超威集團協辦的2020中國(鋰電)電動自行車產業生態大會,在深圳坪山格蘭云天國際酒店隆重舉行。
      自100+電動自行車及共享換電、100+鋰電池、200+ 材料設備領先企業領導齊聚深圳坪山,共謀鋰電電動自行車產業發展。
      在鋰電電動自行車專場上,創明電池高級技術總監段紅坤發表了以《電動自行車換電模式下圓柱電池一致性應用考驗》為主題的演講。

      圖:創明電池高級技術總監段紅坤
      以下為現場演講實錄:
      各位領導、各位嘉賓、來賓朋友們下午好!我來自創明,今天分享的主題是電動自行車換電模式下圓柱電池一致性應用考驗,在我分享這個主題前,我簡單介紹一下公司。
      創明電池是2003年成立,專注于18650電池17年,產品主要應用在數碼類、汽車,這幾年隨著電動自行車的興起,市場的爆發,我們的產品在這個領域也是在做增量,2013年公司總部就搬到了東莞松山湖,整個園區現在的產能可以做到1.27WH,產品由于專注18650,這在有且只有一家專注只做一款產品,所以在去年中央電視臺《匠心之路》欄目組評選匠心品牌的時候,公司獲得了榮譽。
      產品的應用在新能源汽車上,由于18650電池的市場在慢慢壓縮,2014年特斯拉將圓柱電池用于新能源汽車,我們的產品在新能源汽車上應用,隨著17、18年政策調整,這一塊的市場轉型在消費類和兩輪車這一塊。
      圓柱電池在電動兩輪車上的應用特別是在換電模式下的一致性面臨什么樣的考驗。已經有嘉賓分享,現在的市場保有量達到3億輛,而且保有的趨勢都是在3000萬輛以上,我們理解受到疫情的影響,選擇代步工具出行成為一種習慣,另外快遞業務的遞增,促使電動兩輪車、三輪車保持增長。
      電動兩輪車換電模式市場的機遇,主要是共享經濟,換電模式在新能源汽車上遭遇了瓶頸,有幾家在推這個,但一直沒有很大的量,在電動自行車上量飛速發展。其次是便捷安全,近年來隨著電動自行車保有量的遞增,電動自行車火災事故頻發,規范設計標準和集中充電管理可以有效遏制,換電的便捷性可以解決騎手的里程焦慮。
      2017、2018年就與換電企業合作,通過應用以后,我們通過對兩百多個換電點、六千多組的電源工礦數據進行統計,場景有小區、校園、景區等等場景,統計的數據具有區域特點,第一個就是人均每天的換電頻次,這是一個綜合的數據,我們收到的一般是1.05到1.57的范圍,換電的時刻集中在9點11點,換電頻次比較高,下午3點到4點也比較多。
      騎手換電池包的容量狀態,一般90%以上都能充滿電,這個沒有什么差異,換入的電池包OC狀態比較多是在40%到60%,就是說我的電池包還剩下40%的時候,騎手就去換了,有10%以下的是在SOC使用到20%的狀態下去換。
      綜合起來,怎么解讀呢?單組電源每次充放電使用約1.5次循環,是個人的5倍,一般上下班在五公里十公里以內,一周充電次數是兩到三次,有時候近的就是一到兩次,騎手使用時間偏向于中午下午,環境溫度高,在換電點,若配備1:15系數的電池包,基本可以保證起首可換得已經充電90%以上的SOC狀態的電源。
      從工況特點來看有兩個方面,一個是溫度,一個是放電末端。從傳熱方面來看,應該怎么去防范,我們做了一些工作,單獨電池的熱擴散不均勻性,以及電池組成模組后熱的不均勻性。我們做了一些模擬實驗,將小模組的電池在機柜中充電,看它的一致性對什么參數有影響,我們用峰值溫度的變化來表增電池的差異性,我們選了十幾組電池,然后持續幾天做測試,然后選擇封存溫度,我們取封存溫度點,做一個線性的擬合,P值是大于0的。在機柜中充電,峰值問題反而會超出應用溫度,不同機柜的溫控環境使得電池包存在溫升差異,機柜的溫度不穩定性導致電池的差異變化比較大。
      電池溫度不均衡,有一些什么樣的效果呢?一個是電池組溫度分布不均,單體間狀態差異大,內部副反應加劇,性能衰退。發電末端,有不到10%的騎手習慣在小于20%時換電,小于20%的SOC,這個直流阻抗在25度到45度這個應用范圍內,如果18650把這一塊做一個管控,怎么管控呢?現在用得比較常規的就是配阻的時候,如果用直流阻抗來配阻,就能解決了。為什么說這一點呢?產熱這個問題,方式很多,我們做了哪些工作呢?首先是在放熱反應的時候有一些改善的方法,這樣盡量讓電池散熱保持均衡,在設計電芯的時候做出了有利于縮減電子、離子遷移路程的設計。第二種是在選材時結合數據庫,搭配合理正負極、隔膜、電解液,減少發熱。三是電池內部的熱良比重越高,電池散熱越快,熱量不容易積累,內外溫差小。
      基于這樣的設計理念,我們把現在的電池進行了優化,大家在討論用磷酸鐵鋰好還是用三元的時候,我們創明電池比較堅守。有了這個沉淀之外,我們又開發了2.5AH,20A、25A的電池,對比三星的252,性能沒有什么差別。
      我們的設計理念是得到了檢驗,而且沉淀下來意前以后,有了一個延伸,現在的產品在市場上有更好的應用。
      我的匯報就到此結束,謝謝大家!
      來源:起點鋰電大數據  責編:molly

            2020年6月19日,以“產業升級 生態融合”為主題、由起點鋰電大數據、起點電動網、中國新能源企業家俱樂部(SNEC)主辦,中汽博通商務咨詢(北京)有限公司聯合主辦,超威集團協辦的2020中國(鋰電)電動自行車產業生態大會,在深圳坪山格蘭云天國際酒店隆重舉行。

      來自100+電動自行車及共享換電、100+鋰電池、200+ 材料設備領先企業領導齊聚深圳坪山,共謀鋰電電動自行車產業發展。

            在鋰電電動自行車專場上,創明電池高級技術總監段紅坤發表了以《電動自行車換電模式下圓柱電池一致性應用考驗》為主題的演講。


       

      圖:創明電池高級技術總監段紅坤


      以下為現場演講實錄:

            各位領導、各位嘉賓、來賓朋友們下午好!我來自創明,今天分享的主題是電動自行車換電模式下圓柱電池一致性應用考驗,在我分享這個主題前,我簡單介紹一下公司。

            創明電池是2003年成立,專注于18650電池17年,產品主要應用在數碼類、汽車,這幾年隨著電動自行車的興起,市場的爆發,我們的產品在這個領域也是在做增量,2013年公司總部就搬到了東莞松山湖,整個園區現在的產能可以做到1.27WH,產品由于專注18650,這在有且只有一家專注只做一款產品,所以在去年中央電視臺《匠心之路》欄目組評選匠心品牌的時候,公司獲得了榮譽。

            產品的應用在新能源汽車上,由于18650電池的市場在慢慢壓縮,2014年特斯拉將圓柱電池用于新能源汽車,我們的產品在新能源汽車上應用,隨著17、18年政策調整,這一塊的市場轉型在消費類和兩輪車這一塊。

            圓柱電池在電動兩輪車上的應用特別是在換電模式下的一致性面臨什么樣的考驗。已經有嘉賓分享,現在的市場保有量達到3億輛,而且保有的趨勢都是在3000萬輛以上,我們理解受到疫情的影響,選擇代步工具出行成為一種習慣,另外快遞業務的遞增,促使電動兩輪車、三輪車保持增長。電動兩輪車換電模式市場的機遇,主要是共享經濟,換電模式在新能源汽車上遭遇了瓶頸,有幾家在推這個,但一直沒有很大的量,在電動自行車上量飛速發展。其次是便捷安全,近年來隨著電動自行車保有量的遞增,電動自行車火災事故頻發,規范設計標準和集中充電管理可以有效遏制,換電的便捷性可以解決騎手的里程焦慮。2017、2018年就與換電企業合作,通過應用以后,我們通過對兩百多個換電點、六千多組的電源工礦數據進行統計,場景有小區、校園、景區等等場景,統計的數據具有區域特點,第一個就是人均每天的換電頻次,這是一個綜合的數據,我們收到的一般是1.05到1.57的范圍,換電的時刻集中在9點11點,換電頻次比較高,下午3點到4點也比較多。騎手換電池包的容量狀態,一般90%以上都能充滿電,這個沒有什么差異,換入的電池包OC狀態比較多是在40%到60%,就是說我的電池包還剩下40%的時候,騎手就去換了,有10%以下的是在SOC使用到20%的狀態下去換。

            綜合起來,怎么解讀呢?單組電源每次充放電使用約1.5次循環,是個人的5倍,一般上下班在五公里十公里以內,一周充電次數是兩到三次,有時候近的就是一到兩次,騎手使用時間偏向于中午下午,環境溫度高,在換電點,若配備1:15系數的電池包,基本可以保證起首可換得已經充電90%以上的SOC狀態的電源。從工況特點來看有兩個方面,一個是溫度,一個是放電末端。從傳熱方面來看,應該怎么去防范,我們做了一些工作,單獨電池的熱擴散不均勻性,以及電池組成模組后熱的不均勻性。我們做了一些模擬實驗,將小模組的電池在機柜中充電,看它的一致性對什么參數有影響,我們用峰值溫度的變化來表增電池的差異性,我們選了十幾組電池,然后持續幾天做測試,然后選擇封存溫度,我們取封存溫度點,做一個線性的擬合,P值是大于0的。在機柜中充電,峰值問題反而會超出應用溫度,不同機柜的溫控環境使得電池包存在溫升差異,機柜的溫度不穩定性導致電池的差異變化比較大。電池溫度不均衡,有一些什么樣的效果呢?一個是電池組溫度分布不均,單體間狀態差異大,內部副反應加劇,性能衰退。發電末端,有不到10%的騎手習慣在小于20%時換電,小于20%的SOC,這個直流阻抗在25度到45度這個應用范圍內,如果18650把這一塊做一個管控,怎么管控呢?現在用得比較常規的就是配阻的時候,如果用直流阻抗來配阻,就能解決了。為什么說這一點呢?產熱這個問題,方式很多,我們做了哪些工作呢?首先是在放熱反應的時候有一些改善的方法,這樣盡量讓電池散熱保持均衡,在設計電芯的時候做出了有利于縮減電子、離子遷移路程的設計。第二種是在選材時結合數據庫,搭配合理正負極、隔膜、電解液,減少發熱。三是電池內部的熱良比重越高,電池散熱越快,熱量不容易積累,內外溫差小。基于這樣的設計理念,我們把現在的電池進行了優化,大家在討論用磷酸鐵鋰好還是用三元的時候,我們創明電池比較堅守。有了這個沉淀之外,我們又開發了2.5AH,20A、25A的電池,對比三星的252,性能沒有什么差別。我們的設計理念是得到了檢驗,而且沉淀下來意前以后,有了一個延伸,現在的產品在市場上有更好的應用。

            我的匯報就到此結束,謝謝大家!

      來源:起點鋰電大數據  責編:molly

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