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【锂电自行车大会】创明电池高级技术总监段红坤:电动自行车换电模式下圆柱电池一致性应用考验
发布时间:2020-06-19

2020年6月19日,以“产业升级 生态融合”为主题、由起点锂电大数据、起点电动网、中国新能源企业家俱乐部(SNEC)主办,中汽博通商务咨询(北京)有限公司联合主办,超威集团协办的2020中国(锂电)电动自行车产业生态大会,在深圳坪山格兰云天国际酒店隆重举行。
自100+电动自行车及共享换电、100+锂电池、200+ 材料设备领先企业领导齐聚深圳坪山,共谋锂电电动自行车产业发展。
在锂电电动自行车专场上,创明电池高级技术总监段红坤发表了以《电动自行车换电模式下圆柱电池一致性应用考验》为主题的演讲。

图:创明电池高级技术总监段红坤
以下为现场演讲实录:
各位领导、各位嘉宾、来宾朋友们下午好!我来自创明,今天分享的主题是电动自行车换电模式下圆柱电池一致性应用考验,在我分享这个主题前,我简单介绍一下公司。
创明电池是2003年成立,专注于18650电池17年,产品主要应用在数码类、汽车,这几年随着电动自行车的兴起,市场的爆发,我们的产品在这个领域也是在做增量,2013年公司总部就搬到了东莞松山湖,整个园区现在的产能可以做到1.27WH,产品由于专注18650,这在有且只有一家专注只做一款产品,所以在去年中央电视台《匠心之路》栏目组评选匠心品牌的时候,公司获得了荣誉。
产品的应用在新能源汽车上,由于18650电池的市场在慢慢压缩,2014年特斯拉将圆柱电池用于新能源汽车,我们的产品在新能源汽车上应用,随着17、18年政策调整,这一块的市场转型在消费类和两轮车这一块。
圆柱电池在电动两轮车上的应用特别是在换电模式下的一致性面临什么样的考验。已经有嘉宾分享,现在的市场保有量达到3亿辆,而且保有的趋势都是在3000万辆以上,我们理解受到疫情的影响,选择代步工具出行成为一种习惯,另外快递业务的递增,促使电动两轮车、三轮车保持增长。
电动两轮车换电模式市场的机遇,主要是共享经济,换电模式在新能源汽车上遭遇了瓶颈,有几家在推这个,但一直没有很大的量,在电动自行车上量飞速发展。其次是便捷安全,近年来随着电动自行车保有量的递增,电动自行车火灾事故频发,规范设计标准和集中充电管理可以有效遏制,换电的便捷性可以解决骑手的里程焦虑。
2017、2018年就与换电企业合作,通过应用以后,我们通过对两百多个换电点、六千多组的电源工矿数据进行统计,场景有小区、校园、景区等等场景,统计的数据具有区域特点,第一个就是人均每天的换电频次,这是一个综合的数据,我们收到的一般是1.05到1.57的范围,换电的时刻集中在9点11点,换电频次比较高,下午3点到4点也比较多。
骑手换电池包的容量状态,一般90%以上都能充满电,这个没有什么差异,换入的电池包OC状态比较多是在40%到60%,就是说我的电池包还剩下40%的时候,骑手就去换了,有10%以下的是在SOC使用到20%的状态下去换。
综合起来,怎么解读呢?单组电源每次充放电使用约1.5次循环,是个人的5倍,一般上下班在五公里十公里以内,一周充电次数是两到三次,有时候近的就是一到两次,骑手使用时间偏向于中午下午,环境温度高,在换电点,若配备1:15系数的电池包,基本可以保证起首可换得已经充电90%以上的SOC状态的电源。
从工况特点来看有两个方面,一个是温度,一个是放电末端。从传热方面来看,应该怎么去防范,我们做了一些工作,单独电池的热扩散不均匀性,以及电池组成模组后热的不均匀性。我们做了一些模拟实验,将小模组的电池在机柜中充电,看它的一致性对什么参数有影响,我们用峰值温度的变化来表增电池的差异性,我们选了十几组电池,然后持续几天做测试,然后选择封存温度,我们取封存温度点,做一个线性的拟合,P值是大于0的。在机柜中充电,峰值问题反而会超出应用温度,不同机柜的温控环境使得电池包存在温升差异,机柜的温度不稳定性导致电池的差异变化比较大。
电池温度不均衡,有一些什么样的效果呢?一个是电池组温度分布不均,单体间状态差异大,内部副反应加剧,性能衰退。发电末端,有不到10%的骑手习惯在小于20%时换电,小于20%的SOC,这个直流阻抗在25度到45度这个应用范围内,如果18650把这一块做一个管控,怎么管控呢?现在用得比较常规的就是配阻的时候,如果用直流阻抗来配阻,就能解决了。为什么说这一点呢?产热这个问题,方式很多,我们做了哪些工作呢?首先是在放热反应的时候有一些改善的方法,这样尽量让电池散热保持均衡,在设计电芯的时候做出了有利于缩减电子、离子迁移路程的设计。第二种是在选材时结合数据库,搭配合理正负极、隔膜、电解液,减少发热。三是电池内部的热良比重越高,电池散热越快,热量不容易积累,内外温差小。
基于这样的设计理念,我们把现在的电池进行了优化,大家在讨论用磷酸铁锂好还是用三元的时候,我们创明电池比较坚守。有了这个沉淀之外,我们又开发了2.5AH,20A、25A的电池,对比三星的252,性能没有什么差别。
我们的设计理念是得到了检验,而且沉淀下来意前以后,有了一个延伸,现在的产品在市场上有更好的应用。
我的汇报就到此结束,谢谢大家!
来源:起点锂电大数据  责编:molly

      2020年6月19日,以“产业升级 生态融合”为主题、由起点锂电大数据、起点电动网、中国新能源企业家俱乐部(SNEC)主办,中汽博通商务咨询(北京)有限公司联合主办,超威集团协办的2020中国(锂电)电动自行车产业生态大会,在深圳坪山格兰云天国际酒店隆重举行。

来自100+电动自行车及共享换电、100+锂电池、200+ 材料设备领先企业领导齐聚深圳坪山,共谋锂电电动自行车产业发展。

      在锂电电动自行车专场上,创明电池高级技术总监段红坤发表了以《电动自行车换电模式下圆柱电池一致性应用考验》为主题的演讲。


 

图:创明电池高级技术总监段红坤


以下为现场演讲实录:

      各位领导、各位嘉宾、来宾朋友们下午好!我来自创明,今天分享的主题是电动自行车换电模式下圆柱电池一致性应用考验,在我分享这个主题前,我简单介绍一下公司。

      创明电池是2003年成立,专注于18650电池17年,产品主要应用在数码类、汽车,这几年随着电动自行车的兴起,市场的爆发,我们的产品在这个领域也是在做增量,2013年公司总部就搬到了东莞松山湖,整个园区现在的产能可以做到1.27WH,产品由于专注18650,这在有且只有一家专注只做一款产品,所以在去年中央电视台《匠心之路》栏目组评选匠心品牌的时候,公司获得了荣誉。

      产品的应用在新能源汽车上,由于18650电池的市场在慢慢压缩,2014年特斯拉将圆柱电池用于新能源汽车,我们的产品在新能源汽车上应用,随着17、18年政策调整,这一块的市场转型在消费类和两轮车这一块。

      圆柱电池在电动两轮车上的应用特别是在换电模式下的一致性面临什么样的考验。已经有嘉宾分享,现在的市场保有量达到3亿辆,而且保有的趋势都是在3000万辆以上,我们理解受到疫情的影响,选择代步工具出行成为一种习惯,另外快递业务的递增,促使电动两轮车、三轮车保持增长。电动两轮车换电模式市场的机遇,主要是共享经济,换电模式在新能源汽车上遭遇了瓶颈,有几家在推这个,但一直没有很大的量,在电动自行车上量飞速发展。其次是便捷安全,近年来随着电动自行车保有量的递增,电动自行车火灾事故频发,规范设计标准和集中充电管理可以有效遏制,换电的便捷性可以解决骑手的里程焦虑。2017、2018年就与换电企业合作,通过应用以后,我们通过对两百多个换电点、六千多组的电源工矿数据进行统计,场景有小区、校园、景区等等场景,统计的数据具有区域特点,第一个就是人均每天的换电频次,这是一个综合的数据,我们收到的一般是1.05到1.57的范围,换电的时刻集中在9点11点,换电频次比较高,下午3点到4点也比较多。骑手换电池包的容量状态,一般90%以上都能充满电,这个没有什么差异,换入的电池包OC状态比较多是在40%到60%,就是说我的电池包还剩下40%的时候,骑手就去换了,有10%以下的是在SOC使用到20%的状态下去换。

      综合起来,怎么解读呢?单组电源每次充放电使用约1.5次循环,是个人的5倍,一般上下班在五公里十公里以内,一周充电次数是两到三次,有时候近的就是一到两次,骑手使用时间偏向于中午下午,环境温度高,在换电点,若配备1:15系数的电池包,基本可以保证起首可换得已经充电90%以上的SOC状态的电源。从工况特点来看有两个方面,一个是温度,一个是放电末端。从传热方面来看,应该怎么去防范,我们做了一些工作,单独电池的热扩散不均匀性,以及电池组成模组后热的不均匀性。我们做了一些模拟实验,将小模组的电池在机柜中充电,看它的一致性对什么参数有影响,我们用峰值温度的变化来表增电池的差异性,我们选了十几组电池,然后持续几天做测试,然后选择封存温度,我们取封存温度点,做一个线性的拟合,P值是大于0的。在机柜中充电,峰值问题反而会超出应用温度,不同机柜的温控环境使得电池包存在温升差异,机柜的温度不稳定性导致电池的差异变化比较大。电池温度不均衡,有一些什么样的效果呢?一个是电池组温度分布不均,单体间状态差异大,内部副反应加剧,性能衰退。发电末端,有不到10%的骑手习惯在小于20%时换电,小于20%的SOC,这个直流阻抗在25度到45度这个应用范围内,如果18650把这一块做一个管控,怎么管控呢?现在用得比较常规的就是配阻的时候,如果用直流阻抗来配阻,就能解决了。为什么说这一点呢?产热这个问题,方式很多,我们做了哪些工作呢?首先是在放热反应的时候有一些改善的方法,这样尽量让电池散热保持均衡,在设计电芯的时候做出了有利于缩减电子、离子迁移路程的设计。第二种是在选材时结合数据库,搭配合理正负极、隔膜、电解液,减少发热。三是电池内部的热良比重越高,电池散热越快,热量不容易积累,内外温差小。基于这样的设计理念,我们把现在的电池进行了优化,大家在讨论用磷酸铁锂好还是用三元的时候,我们创明电池比较坚守。有了这个沉淀之外,我们又开发了2.5AH,20A、25A的电池,对比三星的252,性能没有什么差别。我们的设计理念是得到了检验,而且沉淀下来意前以后,有了一个延伸,现在的产品在市场上有更好的应用。

      我的汇报就到此结束,谢谢大家!

来源:起点锂电大数据  责编:molly