电动GO



远景AESC能够实现43万台日产聆风零事故,且看AESC的核心技术解读


Tags:突发新闻    发布时间:2019-04-20 23:56


动力驱动用的三元锂离子电池,在当前的新能源汽车市场中扮演着非常重要的角色。也是新能源汽车最为重要的核心关键技术。在目前的市场条件下,国内三元锂离子电池组正极材料配比依然延续着523的成熟的配比工艺。虽然工艺成熟,可靠耐用,循环能力较好,但是能量密度较低,体积过大的问题限制了电动汽车的续航能力。而高镍三元811拥有更高的能量密度,更小的体积以及更轻的质量受到很多主流电池厂的追捧,目前国内一些电池企业也在积极研发并小批量量产了811高镍三元锂离子动力电池。虽然这种高镍三元存在诸多优势,但是缺点也是致命的,正极的811材料配比,高通过性的隔膜、特殊配制的电解液以及强化的硅碳负极以及特制的粘结剂,都成为电池企业无法短时间内大批量生产的症结所在。

而作为目前世界上以安全作为立业之本的远景AESC,在高镍三元动力锂离子电池方面拥有丰富的研发和制造经验,服务日产多年,而且创造了43万台聆风LEAF运行至今0事故的世界记录。那么这是一家什么样的企业呢?AESC的电池到底有哪些秘密呢?2019上海车展期间,通过对远景AESC的两位负责人的访谈,我们找到了答案。

电动GO汽车网以及其他几家媒体对远景AESC的负责人进行了采访,采访实录如下:

采访对象:

远景AESC研发中心中国地区负责人林玉春博士

远景AESC执行董事及中国业务负责人赵卫军

电动GO:远景AESC生产的Gen 5-811高镍软包电池在电芯、成组以及BMS技术三方面拥有哪些特色?

林博:从电芯到成组再到BMS三个部分,我们在以下这些方面做了工作:

电芯方面:现在整个行业在做811,我们的811在负极处增加了硅,通过改变811的表面结构,让电解液匹配更好。我们知道811体系中关系到安全的两大问题:产气能不能控制好,以及散热能不能降低。我们在811表面做了一些和添加剂相关的工作,能够让体系更稳定。因为我们电芯开发的工作理念是一定要保证安全。我们选择不同的供应商和不同的方法验证材料稳定性。首先是保证化学结构的稳定性、产气稳定性,以及热稳定性在更高温度的情况下不会发生结构分解,提高热稳定性。

对于过充情况的散热,国标是115%SOC,我们把国标作为一个基本点,产品设计会继续做到更高SOC的过充。目前做到130%没有问题,能把温度控制在50度左右。我们材料的热分解温度较高,过充时温度上不去,到了一定高温就会降下来,控制住了风险。

从模组来说,现在Leaf设计当中,日产Leaf没有散热,是自然风冷的,整个电芯产热比较小,这样成组过程当中放热就好控制。在模组当中不需要加热散热片,这样的话成组会更好。

到了811体系,我们认为这是可定制化的,这需要和整车配合。如果整车设计当中的功率要求需要大功率充放电,热量会比较大,我们会和整车配合,增加散热片,让散热更好,这是未来整车定制角度。

从BMS角度讲,边界条件控制的很严格,能够产生析理和发生热度失控的两端都有严格的控制。控制已经在Leaf上被证明是非常有效果的。这也是我们能够确保产品在十年都没有发生过事故的重要的动作。我们会定义清晰的边界条件,我们会根据实验找出哪些边界条件有可能会造成热失控,在边界条件上进行把控,保证电池不会出现热失控风险。

问:在未来如何和国内已经量产的车型进行竞争?

林博:关键还是安全可靠方面。

问:远景AESC之前给Leaf提供电池,现在国内有没有确定的客户?

赵卫军:我们现在和国内几个战略潜在合作伙伴都在开展项目对接,无论是技术交流和样品测试,预计下半年将会有结论性的消息和进展,阶段性的进展也会和大家及时分享。我相信这是远景AESC中国团队必须要做好的。同时,任何一家做动力电池企业都必须要把中国市场做好。其实我们把过去AESC在Leaf上积累的大概十二年做动力电池起家的经验,包括好的技术、好的工艺、好的质量管控运用在下一代电池上,就是我们的第五代,行业内所说的811这款技术体系上的新电池,我们正在积极落实,也希望尽快在国内市场推出,更好地服务给国内市场和全球市场。

问:现在国内虽然有一百多家电池企业,但是其实宁德时代和比亚迪是最大的两家,基本上市场份额已经超过了80%。尤其是宁德时代,几乎所有的主流自主品牌,包括欧洲品牌都是和宁德时代以及合资公司的形式来实现绑定,如何在这种情况下从他们手里把市场抢过来?

赵卫军:这个问题挺好,我觉得首先要看市场,这个市场我认为是一个新兴市场,如果按马拉松来讲,可能才跑了一百米。过去的商业经验告诉我们,市场的变化是巨大的,甚至市场客户群体的变化都是巨大的,这个市场会经历很多变数,刚才你谈到的市场现象,其实我们分析的结果是,更看重市场需求侧表达出来的强烈信号。因为汽车行业发展一百多年了,主要的零部件大家可以追寻一下历史,很有意思。为什么出现了现在的状况,因为对好动力电池的渴求旺盛,所以说很多的车厂纷纷放下身段开始和电池这样一个与普通零部件完全不一样的战略零部件制造商坐下来深入合作,甚至建立合资公司,合资公司表达的并不是市场的关门,或是市场的缩小,而是再次告诉我们这个市场太渴求好的电池了。我们是从这个角度分析的。而且2B的业务,大家要分析一下,从现有的汽车零部件和过去汽车零部件的发展历史,可以清晰看出来,要维持几家平衡格局的竞争,才能达成行业良性发展,才能满足汽车OEM厂商的基本诉求。虽然说远景AESC刚刚成立,但是我们其实早就和全球市场接触了,市场传递给我们的信号非常积极,给我们非常大的鼓励,让我们更好地把产品做出来,更好的提供给OEM厂商更具竞争力的产品。

反过来说,我们能够带给客户什么体验以及更好的产品呢?有几点:

第一,我们是从车企起家,全球真正从车企起家的电池公司不多,比亚迪算一家,我们算一家。但是我们这次为什么要寻求和日产的合作,因为无论是规模、品牌、品质,还是全球化等各个方面,日产都是车企里的TOP level,这么多年积累的经验,对这款电池的要求是不一样的,对产品的倒逼能力也不一样。所以说我们更懂国际车企,更懂车企需要什么样的电池,我们有这样的经验,这也是很多车企非常欢迎我们合作的基础原因。

第二,为什么现在不管是宁德时代还是比亚迪,可以占据当前中国市场的份额,因为他们做电池做的早。他们有很多经验的积累,这个过程当中他们抓住了市场先机,而且非常努力做技术、做产品,我们非常尊重他们。AESC做的也非常早,如果追溯历史,从2007年AESC开始做动力电池,已经做了十二年了。这样的企业不多,少之又少,中国市场更少。我们告诉市场一个非常强烈的信号,一个做了十二年动力电池的企业,服务于顶级车企,有43万辆零重大事故良好安全纪录的合作伙伴,你觉得他们不兴奋吗?我觉得这也是他们欢迎我们的非常重要的理由。

第三,远景AESC的全球化,去年的4.1GWh的出货量反而是在国外,在美国、欧洲和日本,虽然电动汽车发展比较快是在中国,但是这肯定是引领全球的产业,我们希望在全球产业中真正抓住先机。全球化也不只是讲讲,我们建厂的地方都是发达国家,例如日本、美国的田纳西工厂,英国的桑德兰工厂。就像为什么从欧美打入的特斯拉能够成功,我个人认为纯电动汽车可能真正的发展路径是从高端到中端到低端,因为是一个新兴事物,首先是接受人群,对这些技术的理解,以及购买能力。任何事物都有一个发展过程,一开始贵,随着产业成熟才逐渐走入寻常百姓家,这也是我们在日本、美国、欧洲有市场的原因,因为他们需求旺盛。2012年我们在英国和美国建厂了,工厂运转的非常好,和当地的政府、社区、居民建立了非常好的合作关系,这不恰恰是中国企业走向全球化面临的很大挑战吗?但是我们有这方面的经验了。这也是很多国际巨头喜欢我们的地方。因为远景AESC靠谱,国际化没有人怀疑你,能力没有人怀疑你。而且是ready的。这些东西都是我们在这个市场当中能够获得一席之地,充分展示我们价值的基础性原因。

我们进入市场不是简单的完全新的公司,因为电池行业很难允许这样的完全新的公司进入,太难了,这也是我们这次为什么要收购AESC的原因,我们看重AESC的价值。刚才谈了几点,相信你们作为行业内的人,都是非常认可的,因为客户非常认可,这是我们在做选择的时候,这么快速下决心的一个支撑。正是有了这些东西,才让我们放心的把业务真正的作为我们的战略之一,大胆投资,而且持续不断的大胆投资。

问:为什么远景AESC电池从原材料到成品,包括设计、研发,尤其是验证、实验周期这么长?

坚持这么长的验证周期的做法,日本团队包括中国团队的底层逻辑是什么?

林博:首先说出发点,出发点还是为了保证产品足够安全、足够可靠。从这个出发点我们分两个部分走:材料的评估流程,非常严谨和严格,我们做验证实验,保证材料是稳定可靠的。我们有不同的流程,有不同的步骤,每个流程当中都需要验证某一种特征,比如说热受特征,化学反应特征,结构特征,能不能满足需求。然后才是中试。

接着讲材料的过程,这个过程就是确保选材足够满足匹配整体系统耐久性。然后再就是电芯制造过程,电芯开发当中有一个需要和大家沟通的地方就是老化问题,我们希望通过老化周期来过滤掉一些不良点,或者说可能会发生安全隐患的地方。让我们的一致性足够好,如果出货一致性足够好,在PACK成组的过程当中模组更加可控,产品品质更佳。我们的一致性非常好,因为我们前面做了很长时间的测试,最后出来的产品品质非常好。

问:老化是行业惯用做法吗?是两倍时间吗?

林博:不同的企业对这个问题理解不一样,有些可能只有两天,两天就出货了,但是我们的时间会比他们多好几倍。我们可能会做到十几二十天。而且我们在老化过程当中的控温要求很高,我们是高温低温一起来的,先高温再低温,如果搞高温老化可以识别出来这里面有什么东西不行,后续我们检测的时候会更加容易检测出来哪个好哪个不好。

赵卫军:为什么放这么长的时间,因为我们认为电池这个东西和其他的东西不一样。电池这个东西最大的特点就是活性,利用的化学反应。我们利用的是不稳定性,一充离子迁移,一放离子迁移。要的是活性,这个活性带来的就是最大的不确定性。在这种不确定性之下,我们花这么长时间,也是基于我们零事故的经验,AESC不是说平白无故要这么放,因为过去的43万辆车的电池经验告诉我们,在这个阶段不在别的阶段放那么长时间,就是我们认为这个阶段对于电池来讲一定要把时间放够,因为这不是简单的静置,还有一些独特的老化手段,通过这些手段,让不稳定减少到最小。确保出去之后,从结果上不发生问题。

电池就是人,BMS就是我们的大脑,我每天吃饭、充电、干活、消耗能量,为什么不能过充过放,就是不让你有内伤。年轻的时候在山上打石头累着了,可能年轻体力壮,没关系,但是有内伤。运动员为什么有很多伤痛,就是在有限的时间内把你拉扯到极致,和电池一样,在这种过程当中人体组织也是一样,这种过程当中形成了一些不可逆的损伤,器质性的病变是很难回去的。我们要想方设法基于历史经验,基于逻辑,就是利用活性,要非常善待它的活性,和人非常像,我们其实确保的是大家长寿,活过80岁以上,而不是说活到什么阶段掉下来了。

林博:专业术语就是化学反应的可逆不可逆,如果跑快了就是不可逆的,如果跑的慢还是可逆的。过充过放对电池的损害是不可逆的。

赵卫军:过充过放会产生高温,和人体一样,烧40度,烧两天就傻了,偶尔烧个一两个小时没问题,电池全是化学反应,人体也是化学反应。所以我做了电池让我对化学重新产生了兴趣。

林博:从化学看来,人体就是各种化学体系。

赵卫军:各种激素就是化学反应,大脑为什么耗氧量最大,全是化学反应,激烈的反应。

林博:刚才说的过充和过放,有一个热的问题,还有一个不可逆的问题,过充相当于材料更多的拿出来了,结构不稳定了。会坍塌,一坍塌就出现问题了。过放也是一样,过放就是负极这边过来太多了,负极这边没有锂了就把铜拿过来了,就不可逆了。

问:根据远景AESC的判断三元锂和固态的成本平衡的节点是哪一年?

林博:现在是811但是我们内部还在走811这个线,我们还会开发更高镍电池(比如88%的镍),另外一条线脱离高镍体系,开发新化学体系,比如固态电池,我们预计大概是在2025年左右会有量产产品出来。

赵卫军:大概预测2025年之前是不可能的,一定是2025年之后,再就是现在固态电池的研发日本走在前列,日本团队在这方面的研发在行业第一线。这方面我们单独有一个团队在负责这方面的产品研发。但是我们总体上认为不会早于2025年,还有很多技术问题。特别是在安全性上,还有很多技术问题。

通过简单的访谈,我们了解到了AESC在高镍三元动力电池领域抓住了关键点,这个关键点就是安全。其实要做到电池安全的话,需要通盘考虑,每一个细节的把控与严格实验都需要进行细心且周全的试验步骤和试验周期,缺一不可。只有这样才能够成就日产聆风43万台零事故的神话。

文/闫洪亚