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1、“开放开放、协同协同、共享共享”开放开放、协同协同、共享共享 力神动力电池创新发展力神动力电池创新发展张娜 博士张娜 博士 天津力神电池股份有限公司 2016年11月14日天津力神电池股份有限公司 2016年11月14日技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类创 新 资 源 投 入 情 况一 、 创 新 资 源 投 入 情 况二 、 创 新 工 作 进 展 情 况三 、 创 新 政 策 与 机 制 环 境技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （一）研发力量与投入（一）研发力量与投入?拥有国内唯一的国家锂离子动力电池工程技术研究中心；?是国家企业技术中心、博士后科研工作站；?十二五承担新能源汽车
2、创新工程动力电池专项十三五承担新能源汽车试点专?十二五承担新能源汽车创新工程动力电池专项，十三五承担新能源汽车试点专项；?承担了国家高技术产业化示范工程。承担了国家高技术产化示范程?力神研究院学术委员会聚集了包括杨裕生院士、田昭武院士、陈立泉院士、张正铭博士等国内外20余位顶尖锂电池专家。技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类（一一）研发力量与投入研发力量与投入（）研发力量与投入研发力量与投入力神公司力神公司力神公司力神公司?技术人员：1411人技术人员：1411人 国家认定企业技术中心研究院研究院?研究院：610人（其中动力电池222人）研究院：610人（其中动力电池222人）国家锂离子动力
3、电池 工程技术中心博士后工作站 ?2015年研发投入：18530万元2015年研发投入：18530万元学术委员会基础研发部电芯体系研电芯工艺研小型电池开电芯体系研管理部动力电池开基础研发部电芯体系研电芯工艺研小型电池开电芯体系研管理部动力电池开发一部发部发部发二部发总部发一部发部发部发二部发总部技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （二）研发设施（二）研发设施拥有完备的电极试验线，型号齐全的方型、圆型、聚合物和动力电池装配线1、电池实验线1、电池实验线技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 2、电池性能测试设备2、电池性能测试设备具备全面的电性能、可靠性能和安全性能检测、研究能力电池系 统功
4、能工况模拟测试工况模拟测试 循环测试循环测试统功能 测试BMS基 本功能 测试电池系 统性能 测试容量测试容量测试 工作电压范围工作电压范围 峰值放电功率峰值放电功率 持续放电功率持续放电功率通信功能通信功能 过充、过放保护功能过充、过放保护功能 欠压报警功能欠压报警功能 过温保护功能过温保护功能 均衡功能均衡功能 热管理功能热管理功能 电池系 统测试 中心BMS性 能测试电池系 统安全 性可靠持续放电功率持续放电功率振动试验振动试验 高低温试验高低温试验 绝缘阻抗测试绝缘阻抗测试 电池系统电池系统EMCEMC测试测试热管理功能热管理功能LMU、BMU工作电压范围LMU、BMU工作电压范围 工
5、作电流工作电流 SOC估算精度SOC估算精度 单体电压测量精度单体电压测量精度BMS安 全性可 靠性测 试模拟仿 真试验性测试电池系统电池系统EMCEMC测试测试 盐雾试验盐雾试验碰撞、振动模拟试验碰撞、振动模拟试验 电池电性能仿真电池电性能仿真 电池生热散热仿真电池生热散热仿真单体电压测量精度单体电压测量精度 温度测量精度温度测量精度 充放电电流精度充放电电流精度绝缘电阻绝缘电阻 耐电源极性反接性能耐电源极性反接性能 高温运行试验高温运行试验试电池生热散热仿真电池生热散热仿真 电池温度场、冷却场分析电池温度场、冷却场分析高温运行试验高温运行试验 低温运行试验低温运行试验 耐高温试验耐高温试验
6、 耐低温试验耐低温试验 EMC测试EMC测试技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类3 3、材料合成设备材料合成设备3 3、材料合成设备材料合成设备拥有系列电池材料合成设备，具备从克级到公斤级电池材料制备与处理能力技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 4、分析设备4、分析设备拥有包括SEM-EDS、XRD、ICP、GC-MS、全自动压汞仪等测试设备，可以完成锂离子电池各种原材料的微观形貌观测、晶体结构分析、主成分及杂质含量分析、极片等的孔径分布等物性参数测试；同时Micro CTARC红外热像仪等可以为电池的无损检测热失控分析SEM-EDSXRDICP物性参数测试；同时，Micro CT、AR
7、C、红外热像仪等可以为电池的无损检测、热失控分析以及失效溯源分析提供有效测试手段全自动压汞仪全自动压汞仪GC-MSMicro CTARC技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 (三）力神研发的理念方法(三）力神研发的理念方法市场、客户需要什么？国家的战略规划是什么？目前存在 哪些技术关键和技术瓶颈？这些问题要达到的技术目标？Define 定义Define 定义Create 创新Create 创新纳米、微米材料技术的创新，掺杂、包覆、形貌控制等； 界面反应有效控制，SEI、CEI有效形成；多孔电极的有 效均衡性能提升，包括电子导电网路和离子通道设计等。 Explore 探索Explore 探索U
8、 ddU dd 理解理解使用先进的分析手段进行表征 （ICP,GC/MS,SEM,TEM，STM,XPS,XRD,SAXS/SANS等） U Un nd derstanerstand d 理解理解ApplyApply 应用应用材料微观结构/宏观特性/电池性能表现 三方面关系技术在产品上具体应用开发ApplyApply 应用应用技术在产品上具体应用开发技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类创 新 资 源 投 入 情 况一 、 创 新 资 源 投 入 情 况二 、 创 新 工 作 进 展 情 况三 、 创 新 政 策 与 机 制 环 境技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （一）动力电池技术规划
9、Roadmap（一）动力电池技术规划Roadmap50005500Power Battery Technology Roadmapcell2020 3500400045005000(w/kg) 2016 95Wh/kg； 4000W/kg120Wh/kg；5000W/kgFor PHEVFor HEV2017 100Wh/kg;4200W/kg200025003000cific Power/(g 2020 240Wh/kg 2500W/kgFEVFor PHEV2017 210Wh/kg；1800W/kg2015 90Wh/kg 3500W/kg050010001500Spec2016 240
10、Wh/kg；800W/kg2016年年 200Wh/kg；1600W/kg2020 300Wh/kg;800W/kgFor EV2017 260Wh/kg；1000W/kg2015 165Wh/kg； 1600W/kg2015 200Wh/kg600W/kg0 50100150200250300350Specific Energy/(Wh/kg)gg技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （一）动力电池技术规划Roadmap（一）动力电池技术规划RoadmapHE Type45AhNCM811/Gr 240Wh/k40AhNCM622/Gr 220wh/kg240Wh/kg 480Wh/LNC
11、M811/SiC 300Wh/kg 530Wh/Lnsity36AhNMC523/Gr 200wh/kg 400Wh/L430Wh/LEnergy Den33Ah400Wh/L2017.62018.62019.62020.6技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （一）动力电池技术规划Roadmap（一）动力电池技术规划RoadmapLFP TypeG4Gen3Gen4 28AhLFP/Gr 140Wh/kg 650W/kLFP/Gr+Si 160Wh/kg 750W/k26AhGen2LFP/Gr 128Wh/kg 600W/kg SOP 2014 06650W/kg SOP:2016.12
12、LFP/Gr750W/kg SOP:2019.1224AhGen1 20AhSOP:2014.06150Wh/kg 700W/kg SOP:2017.1220Ah技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （一）动力电池技术规划Roadmap（一）动力电池技术规划Roadmap48V TypeNMC/Gr 110wh/kg 5000w/kgNMC/Gr 110wh/kg 5000w/kg20Aher DensityNMC/Gr 95wh/kg 4000w/kg/ g10AhEnergy/Powe27*148*9710Ah13*148*9713*148*972017.122018.122019.12
13、13*148*97技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （一）动力电池技术规划方向（一）动力电池技术规划方向? 克服里程焦虑-高比能量-高镍材料、硅碳负极、石墨烯等新材料应用；? 充电速度慢-快充技术-包覆、改性类负极；? 致力于解决电池的安全问题，开发新型添加剂、陶瓷涂覆技术的应用等；? 使用寿命问题-优化提升电池制造技术、工艺，提高单体电芯之间的一致性，从而提升电池系统的使用寿命；性，从而提升电池系统的使用寿命；? 电池系统全寿命周期评估技术和安全性表征技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类 （二）动力电池技术创新情况（二）动力电池技术创新情况 电池技术电池技术1、1、电池技术电池技术（
14、1）快充技术缩短锂离子 扩散距离，缩短锂离子 扩散距离， 增加电解液增加电解液思路思路增加电解液增加电解液 浸润面积浸润面积思路一思路一采用阶梯快速充电模式（6C充5 min，4C充 4.5min，1C充满），10min充电超过石墨负极石墨负极无定型碳包 覆降低电化 学反应阻抗无定型碳包 覆降低电化 学反应阻抗思路二思路二80%SOC。循环寿命预计可到6000次以 上。技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类（2）低温充电技术（2）低温充电技术恒流容量/总倍率恒流容量nC/1C总容量恒流容量/总 容量 常温1C6.19 100.00%6.84 90.44% -201C4.01 64.81%6.2
15、7 63.91% -202C3.75 60.69%6.25 60.11% -205C0.02 0.27%6.28 0.27%-20C degree performance技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类（ ）电池技术所用技术取得的效果对电池性能的改善所用技术取得的效果对电池性能的改善（3）300Wh/kg电池技术NCA正极材 料晶格修饰配方技术匀相掺杂，颗粒生长完全，提高颗粒的结构和热 稳定性循环和加工性能好多重纳米修饰技术改善颗粒表面结构，降低氧化性提高循环和安全性能电解液高LUMO能级的正极成膜添加 剂先于溶剂在正极表面成膜防止镍对电解液的氧化新型抗氧化性添加剂除去高碱性正极结合的水
16、提高循环性能，减少产气新型氟代磷酸盐电解质的复提高电池的倍率性能和高温性新型氟代磷酸盐电解质的复 合锂盐体系提高电解液的电导率和高温稳定性提高电池的倍率性能和高温性 能电池工艺新型粘结剂抑制负极材料颗粒的体积膨胀，保持颗粒间的电 接触 提高电池的循环性能电池工艺提高电池的循环性能 减少电池的厚度膨胀混合导电剂提高导电性，减少导电剂用量梯度化成工艺在化成阶段释放硅体积膨胀产生的应力技术质量 国际一流 绿色能源 造福人类（3）300wh/kg电池技术 针对NCA正极的初期研究成果针对NCA正极的初期研究成果 氟代锂盐氟代锂盐、氟代溶氟代溶（3）300wh/kg电池技术80100on(%)持持率率氟代锂盐氟代锂盐、氟代溶氟代溶 剂、新型添加剂剂、新型添加剂90%100%110%ntion采用多重纳米 修饰的NCA采用多重纳米 修饰的NCA204060JN-NCA-1405Capacity Retentio容量保容量保持持 (%) )对照组
