宁德时代新能源科技股份有限公司技术总监胡建国发言

CATL公司及商用车电池产品简介

各位领导、各位朋友,大家上午好。

由于时间的关系,就放得多一点,少说一点。就分三个部分看一下,公司简介呢,我们就简单过一过。CATL是做动力电池跟储能电池,所以绿色交通、清洁能源,反正就是做电池。

然后CATL的发展史比较短,我这里只能说几个数,发展短,但是发展很迅速。从2013年开始,其实我们年产值的话,从1.8亿到9.8亿,到58亿,到140多亿,去年做了200多亿。在今年1-6月份我们整个电池行业的市场占比,占比到42

所以,在2011之前我本身也在东莞新能源的时候, 你们现在认为的CATL,原来的ATL实际上2002年就在研发电信,2005年就开始做系统,前面埋头苦干了很多年,厚积薄发。

目前有三大生产基地、三大研发中心,还是在抓利益,最主要的就是客户群,有非常大的客户群。这个是我们公司的一个发展理念,就是要做最安全的电池,这一点也包括了我们的一个新法,安全也没有绝对的安全的,举个最简单的例子,喝水会噎住走路会摔跤,所以安全是一个相对的。

但是,相对来说我们要引领,我们的一些努力要做到,在这个范围内做到最安全,从设计、制成到售后保障全过程。这个是我们大概的一个销量,就是20152016年我们动在全球第三,2017年我们就冲到了全球第一。

另外就是给特斯拉配套的松下电池,这里我特地拿了一页客车电池来说,客车电池也牵扯到公共安全,所以说跟机场的设备相比,实际上它的情况更复杂一些,机场相对来说单纯一些。但是,机场的安全要求可能会更高,意思就是说,这些分布这两年在客车上锂电池的占比非常高,当然了也有一些友商做快充用到的钛酸锂,像银龙等等,钛酸锂也有一些快充占了一点比重,这个快充跟刚才张总讲的快充可不一样,这个快充快很多。刚才讲的这些优势特点,已经变成商用车的主流应用。

接下来说一下CATL做这些东西的研发资源,包括自己的人力资源,包括外面专家库的资源,也包括车验证的资源,应该是全球行业排第一的。

那么我们的研发技术这一块呢,实际上从微观的材料、电芯,一直到宏观的模组,到系统,我们全过程都用到仿真技术。热仿真、机械仿真、功能仿真,全部贯穿。因为在我们这里做开发,如果没有仿真数据,没有模拟数据,是走不到下一步去的。

还要设计开发出来,要保证产品质量的一致性,智能制造也是非常重要的。所以,我们前面看新闻就知道,我们在德国的一个工厂为欧洲配套,实际上对方也是很高的自动化的要求。有了智能制造呢,智能制造本身就是自动化、信息化联系起来。所以,我们的MES系统,就是制造执行系统,很多年前就用这个系统在管理。所以,我们的数据可以保持很长的追溯时间。

售后服务网络,哪里有电动车,哪里就有我们的售后服务。另外重点是这个产品理念这一块,实际上做产品从需求来看,在左边的话是用电的系统,包括机场设备、客车这些。右边是我们对应分解出来,要注意的。因为今天时间关系,就不展开讲了。我就把技术的部分,讲安全可靠、经久耐用的观点简单说一下。

还有一个在电动设备上,跟我们手机不一样,手机一节电池就够。这上面用了成百上千的电池,所以电池的一致性很重要。质量一致性,基础指标一致性,包括长期的一致性。刚刚说出来一致不算什么,长期使用过程当中还能保持一致性。所以这就是短板理论,我们非常重视一个观念,成熟以后要关注短板。

电池刚刚讲了很多指标,但是安全为中心,要兼顾它的寿命、可靠性,还有能量密度、功率密度都要兼顾,这个不能光看一个指标。适合的,就是最好的。比如这里不要求长续航,要求快充,那就是快充。对续航有一些要求的,有两者之间的,我们称为能量功能型电池,都有。所以,不管是哪个体系,根据应用,可以设计成偏能量型,偏功率型,偏快充型,这些不同的选择。

然后再看综合性能,这里放了一个雷达图。其实打个简单的比方,宁德时代在做同类型电池当中,我们在追求全优。培养学生都是全优生,我们同行当中的话,我们每个指标要全面在行业里面领先,是这样做的。再看到我们右边,我们在国际上整个比较我们的研发资源和专利数量。

这里想跟大家分享,这里我讲仔细一点。就是安全呢,讲起来这个词很好讲,什么叫安全?安全是相对于危险来讲的。如果说没有危险,它就安全了。那么从危险的3个维度去看,当危险发生的时候,它的危害程度,还有它的发生频度,可探测度的三个方向。

第一,严重程度呢,到底会爆炸起火,还是只是冒烟。那么会不会危及人身安全,还是财产,这是一个程度。

第二,发生频度,我这个故障率很高,是一个月一次,还是一年一次,还是几年难得见一次。

第三,可探测度,我做这个有没有提前预警,我能够避开危险,然后能够控制这个状态。

那么在危险发生过程当中的话,三个阶段做了三个目标。哪三个阶段呢?控制源头是最好,预防为主,很多时候都讲预防。预防就是产品没毛病,我的应用机制没毛病,我操作人员够资格,就预防住了。

预防是最源头的,但是过程当中的话,总会遇到产品出故障。绝对不坏的产品是不存在的,那么发生故障的时候,它可以不能用,但是不能变成安全事故。那么这就是阻断,怎么阻断呢?我有一些机制。比如断电,不能用了。或者温度过高了,给降温。如果真的搞不定了怎么办?就算是硬扛,也要降低危害程度。

这里举个例子,源头就是绿色打勾这个地方。我们举充电为例子,如果是充电机没有毛病,电池管理系统没有毛病,车没有毛病,那我们的操作人员没有毛病,那就是最安全了。但是事实上在我们行业里发生过,充电机充满以后停不下来,管理系统通知说我充满了,你给我断电。正常情况下,国标充电。它是充电调到0,然后再断开的,这是源头。

但是源头上没有做到,就停不下来了怎么办?那第二道防线,直接断开。如果能断开,也安全了。我直接二次保护,但是待在切断的时候,直流高压的情况下,都有一定拉糊的概率。不是说每次都能够那么幸运的断得开,它可能就断不开。

而且进入到第三步,阻断不了,就到事故发生。事故发生的时候,就尽量做到不要起火不要爆炸。这样来做的话,像防爆装置、阻燃材料,包括一些设计理念,不让它发生严重程度的。那么材料体系选择,我选择热稳定性好的,不容易发生的体系。那在这个地方上,严重程度上来说,铁锂要比三元安全很多。

这里有一个严重程度,给大家一个概念,可以看一个视频比较。这是两种体系,我们都把保护措施去掉,看它扛的时候一个情况,这两个是完全不一样的。一个比较温和,一个比较火爆。但是昨天那个图是代表电子在热失控发生的时候,就产生氧气的量。蓝色的是磷酸铁锂,就不产生。你不要管值的正负,这是一个测试标定数的手段。红色就代表三元,它在发生热失控的时候,自己会产生氧气。

系统的全面安全,这个也不多解释了。从微观,就是电池单电芯的话,要防热失控。系统呢,要防热扩散。热扩散是什么概念?一个电池出毛病,热失控了,不要引起整个系统出毛病,这里就有很多设计的方法。

还有一个全方面的考虑什么呢?化学安全、机械安全、电机安全、功能安全。那什么叫化学安全?就是不起火、不爆炸,不排放有害气体。在任何情况下,包括滥用。机械安全的话,就是耐振动冲击,保持密封等等。电机安全的话,要做到绝缘,防触电、防短路等等。功能安全就是功能失效以后,它可以不能用,变成质量失控,不要变成安全失控,不能产生安全问题。

那这里就有很多措施,电池最危险的就是过充、过温。那么在所有系统手段上,都要防止这种模式的发生。举个例子,就是电子过充,要从各个方向控制,不要发生这个问题。这个是以前阻击场的一个说法,电池安全不能够独善其身,自己去搞定,跟车有配合关系,它要服从整车的安全。这个就是详细有很多的理论在里面,所以这个最终是要保障车安全、人安全。

这里不详细讲,是从各个层级、多个维度,要做非常多的测试、验证,电池的完整验证要多达200多项,从电芯、模组一直到应用系统,然后从可靠性、性能、安全,全方位有非常多个测试项,这是第一类部分。

另外一个就是我们讲的安全再到可靠,可靠这里给大家分享一句话,最容易记的,好过程保障好结果。就跟我们很多做工厂特殊供需一样,不是所有的东西都能靠检验检出来,大家明白这个道理。所以说事前控制,正向开发。

现在讲FMEA就是叫时效模式及影响分析,要利用原来成熟的技术经验,要分析有哪些时效模式发生,它发生了以后,它的严重程度是安全还是只是质量的,发生的频度高低,还有是不是可以检测的,等等这些方面从系统层级一直到零部件级别要分析清楚。

大家看左边这棵树,很有意思。这条红线代表地面,地上的部分看得到,你说谁家的电视好去看,你看不出来,摸一下也不知道,量一下才知道。就是说,外在的性能比如说测重量、测能量,外在的性能有国家补贴按这个来。

这个是没有办法去检那些内涵的东西,外在的性能包括安全,这个只是外面的部分,但是真正最难做到的,是它的长期安全、长期可靠性跟寿命这个是非常难弄的。

所以,也就是说这两年我们发展越来越快,原来不求快一步步做稳,正向的反馈越来越多、客户的口碑越来越好,客户就自然就多了,就是这么来的。

这个要说一下,我们有一个说明预测的工具,我们也说讲质保8年、10年不是拍胸脯,有很多人拍脑袋决定,我这个东西CATL能够做到我们也能够做到,拍胸脯保证。最后有一些不负责任的厂,或者就关门了、拍屁股走人了,最后的结果其实是得不到保障。

所以说,寿命当中是一个预测,这个预测技术,左边这一块是代表它的一个内部机理,就是比如说下面代表一个衰减量的表达式,是一个之间的指数函数,存储寿命受温度影响,温度越高存储上线越快,当然了这个温度又是一个很神奇的东西,刚刚有领导讲到,实际上温度高有利于效率发挥但是寿命会影响,温度低的话其实衰减会变慢,但是它的效能会降低,这个确实是跟人体一样,冷热有关系的。

还有,因为循环寿命受循环次数,充放电深度和倍率影响,这个是它的内部机理。然后右上角的,代表使用的工况。比如说那条蓝色的线就代表我在某一个地方,温度的变化,黑色的东西就代表我们使用的功率,就是一个代表它所处的环境,全天的温度变化,一个是它用得狠不狠,这是一个外因做于内因就是它的右下角我们就会预测出来,它在某一个工况下、配置下,它能够用多少年,有多少的循环寿命。

根据你的电耗和配电量你还能算出,它的生命周期还能够跑多少万公里。

后面的也不仔细讲了,刚才说过,电池根据你把它设计成偏能量还是偏功率,我分了几个类别,高能量电池,就是我们现在配套在广泰能量型的电池包级别,140的能量密度。我们能量型的寿命4000次,它还有满足充电倍率,我能满足1C,我们叫1C是慢充,就是一个小时左右充满叫1C,还有一种高功率的,高功率的也就是10分钟充满,但是它的能量密度就降到75,达不到140,但是它的寿命可能到1万次。

功率型的循环寿命会好过能量型,今天时间的关系没有办法解释机理。

第三种就是介于两者之间叫能量功率型,我想3C,这种能量密度能达到115以上,当时他3C充电循环寿命能够到6000次,说不同的需求会有不同的选择,这也是给大家一个说法。PHO我就不说了,后面就看看就好了,这个就是陈总提的标准箱,这个标准箱是我在2014年我的团队跟宇通最早规划的这个标准箱。

规划完了以后前半年的推广是挺困难的,因为大家都觉得我原来车就是这个样子,改装车嘛。电动车的发生历史就是先做改装车,要道标准化是非常难的。但是,因为宇通的体量大,跟他做好以后,现在这个箱子出货量差不多100万个箱子,我们客车总出货量,到了今年的6月份,我们已经快12万辆客车,多去年年底是9.5万量。

体量越大就变成了行业的标准,友商他们做的也是箱子长一样,固定孔也一样,后面做到里面的点芯也长一样了。这就是我们记帐设备目前客车跟重卡用得多的,还有就是轻卡的、微面、叉车的。另外就是刚刚说的快充产品这两种。

今天因为时间的关系,先起了个头,知道了一些方向,欢迎感兴趣的同行我们再做深度的交流,谢谢大家!

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