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IFP20100140-25Ah电池

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IFP20100140-25Ah电池

作者:
来源:
合肥国轩高科动力能源有限公司
日期:
2017/01/09
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一、成果简介

 

合肥国轩高科动力能源有限公司(以下简称“合肥国轩”)已成功研发出20100140-25Ah 高容量磷酸铁锂电池。此款电池可广泛应用于纯电动的商用车和乘用车。主要客户包括北汽福田、上汽、南京金龙等。

 

此款电池的关键技术包括:

1)电池的能量密度达到133Wh/kg,体积能量密度达到291Wh/L,常温条件下可以满足电池2C持续充放;

2)电池常温1C循环大于3000周,55℃ 1C循环大于800周,-10℃ 0.2C充0.5C放大于100周,实现了电池高低温性能的兼顾,同时在低温性能方面取得了突破性的成绩。

 

此款电芯开发过程中,共产生5篇发明专利,其中4篇已经进入实质审查(201610418446.5一种石墨烯/磷酸铁锂复合材料的制备方法; 201610117655.6一种低电阻率的磷酸铁锂/碳复合材料的制备方法; 201610287260.0一种用于粘结锂电池隔膜与极片的涂层浆料及其制备方法; 201610298572.1一种卷绕式叠片电池的隔膜与极片复合方法),1篇已经授权 (201410060994.6一种正极浆料的制备方法)。

 

二、成果创新点及解决的难点问题

 

磷酸铁锂电池的一个致命缺点就是低温时电化学性能差。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任Don Hillebrand 博士曾用Terrible 来形容磷酸锂铁电池的低温性能。他们对磷酸铁锂型锂离子电池的测试结果表明磷酸铁锂电池在0℃以下无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错,但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下,设备根本就无法启动工作。

 

合肥国轩将纳米化技术应用于磷酸铁锂的生产中,大幅度提升了正极材料的压实密度及低温放电性能,同时在负极石墨中引入了表面包覆无序碳的工艺,实现了电池的低温充电性能,目前可以做到-10℃时0.2C充0.5C放电池循环寿命大于100周(图1)。电池低温性能的突破,解决了电池由于气温的差别导致的地域使用的局限性,扩大了公司电池消费的客户群。

 

图1  电池低温循环数据

 

三、国际水平对比分析

 

目前,磷酸铁锂动力电池主要为方形铝壳电池,少数采用塑料壳或者圆柱型电池。与国内外几家顶级电池生产商生产的LFP-C体系电芯相比,虽然合肥国轩的磷酸铁锂电芯容量较低(<25 Ah),但仍具有较高的能量密度;电芯倍率方面,合肥国轩单体电芯可以满足2C充放,亦位于行业前列。

 

高低温性能方面,从目前国内外几家电池公布的官方数据来看,所有LFP-C体系电池可充电的温度范围在0-55℃,还没有可以在0℃以下可以充电的数据公布。合肥国轩现有的20100140-25Ah电池在-10℃低温条件下仍具有较好的容量保持率和循环性能,因此,处于行业领先地位。

 

四、成果应用情况

 

目前这款电芯已在合肥国轩进行大规模生产,并将应用在上海申沃、上汽大通等整车厂的中巴和大巴上。目前电池进行的各项测试结果证明电池的性能稳定,安全可靠性高。

 

五、社会及经济效益分析

 

全球电动汽车(纯电动和插电式混合动力乘用车)销量2015年骤增到54.9万辆。在发展较好的主要国家中,中国进步最大,超过美国位居全球第一,挪威、英国、法国、日本、德国位列其后,这7国的总销量达到442985辆,几乎占到全球的50%。展望2016年,预计全球销量有望达到85万辆。2015年12月,中国电动汽车的销量突破3.4万辆,同比增加4倍,最终以18.8万辆的成绩傲视全球,同比大增230%,市场份额也从2014年的0.25%增加到0.8%。如此大的市场需求需要提供出高性能的动力电池。

 

2016年合肥国轩计划销售17.5亿安时电芯。按照25Ah计算,需要7000万只电芯,而按照22.5Ah进行电芯设计的话,则需要7777万只电芯。25Ah电芯设计为公司节省777万只电芯的成本,价值10.5亿元人民币。

 

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