万向A一二三系统有限公司产品管理部经理高级工程师石先兴作主题演讲
11月17日，“2017’第二届动力电池应用国际峰会暨第三届中国电池行业智能制造研讨会”继续在北京精彩召开。本届峰会由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网共同主办，天津力神电池股份有限公司联合主办；中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会承办，无锡先导智能装备股份有限公司联合承办。参加此次峰会人数超600人。
在动力电池技术创新分论坛上，万向一二三股份公司产品管理部经理、高级工程师石先兴博士作主题演讲，就万向的高安全高比能动力电池技术与产业化进程做了详尽的阐述。
以下为石先兴演讲内容：
非常感谢王芳博士的介绍。各位专家、朋友们，大家早上好！我是来自万向的石先兴，首先非常感谢总会刘彦龙秘书长和动力电池应用分会张雨秘书长的邀请，很高兴在这里跟大家分享我们动力电池技术和产品的开发进展。
今天报告主要是四个部分，第一首先是企业的介绍，第二部分是高功率密度动力电池技术；第三部分是高安全高能量密度的动力电池技术；最后是一个小结。首先介绍一下我们企业，说起万向进入电动汽车领域，有蛮长时间，1999年万向集团就率先启动了电动汽车的研究课题。我们董事局主席鲁冠球生前的造车梦是造一台清洁能源的电动汽车，而且还有一个前提，这台车是受人们欢迎的，是人们买得起的电动汽车。万向集团在2012年底100%收购了美国A123系统公司，经过了一系列的整合，包括研发、质量体系、生产体系的整合，现在已经更名为万向一二三股份公司，我们目前专注于软包装动力电池、模块以及系统的开发和制造。产品主要是两个方向，面向高功率密度，另外一个是高能量密度的动力电池。
我们目前在杭州有一个研发和制造的基地，主要是生产软包装动力电池，面向的客户主要包括国内像上汽、广汽、长安、奇瑞、海马等一线品牌的乘用车企业。在常州我们有一个圆柱型电芯基地，它的应用主要是两个，一个是储能业务，另外一块主要应用到F1赛车，我们供货对象包括雷诺、保时捷等等。我们在美国马萨诸塞州的电池研发基地已经有超过四十位美国名校毕业的优秀博士，还有一百多位行业专家、优秀人才。目前研发团队规模已经超过了A123当年最鼎盛时期研发的规模。我们在美国密歇根州有一个模组、系统的研发基地，此外还有一个软包装动力电池生产工厂。2017年底公司动力电池产能总计大概达到4G瓦时。我们的目标始终是围绕着新能源汽车工业用途和智能电网提供一个全面的解决方案。
接下来是一个产品的介绍，我们有两个方向，其中一个就是高功率电芯，主要的应用包括三块：12V、48V、HEV，高能量动力电池的开发主要的应用包括纯电动汽车和插电式的混合动力汽车。采用高镍三元材料和硅碳负极材料，一方面要解决行业内很多专家提的高比能动力电池的安全问题。第二个就是它的循环寿命以及能量密度的提升，关键的一个环节就是成本控制。第二部分介绍一下高功率电芯的技术，我们知道2012年国务院节能与新能源汽车发展规划提出2020年生产的乘用车平均燃料消耗量降到5L/百公里，48V系统在降低油耗控制成本方面可以发挥重要的作用。万向高功率密度电芯开发采用的是万向自主知识产权的UltraPhosphate正极材料，我们在48伏微混系统市场目前是处于全球领先地位的。高功率电芯的开发我们在持续降低电池内阻，左边这张图蓝色是第一代纳米磷酸铁锂脉冲功率密度数据，在寿命开始的时候，基于UltraPhosphate电芯的功率密度可以做到第一代技术的两倍。此外，低温冷启性能全面超过铅酸电池。
第三部分介绍一下高安全高比能动力电池的开发。科技部重大科技专项提出2020年的一个考核指标—能量密度必须要实现300瓦时/公斤，动力电池行内有一个共识，要做到300瓦时/公斤并不是最难的，难点就是如何来解决高比能动力电池的安全问题。其次是性能，一个是兼顾它的使用寿命和日历寿命。此外我们强调不仅仅是它的充放电的寿命，必须结合客户的需求，怎么从车实际的工况，实际使用的需求来设计你的电芯和系统的技术。最后我们通过一个建模分析，这一块我们一直在专注于乘用车的领域，积累了大量的开发经验，这些经验形成了一个模型，对我们新车或者新系统开发可以有一个借鉴意义。可以大大缩短开发的周期。关于技术开发，我们一个很重要的策略是联合全球的一些顶级的研发机构来开发和提升我们专有的安全技术，跟美国的阿贡实验室签了合作协议，我们持续致力于一个目标，提高高镍三元材料的安全特性。
这是高比能动力电池技术开发的路线图，我们在2015年基于一个新能源汽车创新工程，实现了180瓦时/公斤软装动力电池的量产。2017年底可以实现230瓦时/公斤单体技术的量产，这个课题主要是基于增强制造业核心竞争力的重大工程。此外，我们提出了开发600瓦时/升的软包动力电池的技术，在特定车型体积里面如果装载更多的电量，对它的提升续驶里程有更加实际的意义。
这是230瓦时/公斤的电池，这是我们技术一个简单的介绍。我们首先采用一个高镍三元正极材料搭载了高电压的电解液技术，还有很关键的一个材料就是陶瓷的涂层隔膜技术，循环寿命常温2000次、45度高温1200次，功率密度2000瓦/公斤，具有低温充电能力，这个已经通过了GBT测试，我们特别了单体动力电池里面最难的一个指标就是针刺滥用测试。这款电芯我们预计下个月应该会投入量产。
接下来介绍更高能量比能动力电池技术，一方面是联合上游优势材料技术，另外就是改善它的安全特性。我们昨天跟很多行业的专家交流的时候，他们都非常关心一个问题，万向市场当前份额目前不是那么突出的原因。万向收购一二三之后，我们在高比能动力电池的研发方面的投入是持续加大的。但受限于市场大环境和产业政策的变化和我们专注于A、B级车开发，暂时市场业绩不那么出色。另一个很重要的一个原因，当前的动力电池技术搭载的电动汽车是否能够媲美传统的燃油车？答案是NO。我们这些年一直在持续加码动力电池技术研发希望取得实质性突破。万向在2017年年初提出了一亿美金的研发计划。这一亿美金是专项开发高比能的动力电池技术的，一亿美金的专项资金最大比重并不是购买设备，最大比重是要投入到研发人才队伍的建设上。
高安全高比能动力电池技术，我们基于NMC622-石墨体系，单体可以做到250瓦时/公斤，循环寿命做到两千次，我们NMC622的250瓦时/公斤单体电芯通过了针刺滥用测试，第三方测试机构反馈处于行业领先水平。在电池安全方面我们切实解决了一系列的难题。开发基于NMC811和硅碳体系的276瓦时/公斤软包装动力电池，计划2017年底就要开展主机厂模块级别的测试验证。我们持续投入在高比能动力电池开发主要是为了满足国内众多主机厂提出了更高比能量电池技术的需求。这是276瓦时/公斤动力电池的一个简单介绍，单体67.2安时，已经通过了过充以及挤压的测试。实事求是的讲针刺我们还需要进一步改善。
关于高比能动力电池安全改善策略，如何三元材料在实现高比能量密度的时候怎么确保安全，关键就是要实现元素的梯度分布，开发内层富镍，外层富钴和富锰的结构设计来实现材料高稳定性。从电芯的设计角度来说，通过正极的修饰来实现，第一个就是添加相变材料，当发生温升之后，材料吸热来抑制热失控的发生。第二个是热聚合材料，通过内阻的上升来切断内部的电流，从而确保电芯的安全。从电解液添加剂角度，在正常工作电压范围内，添加剂是处于一个稳定状态，在发生过充的时候它可以激活，起到一个电流的分流或导流的作用。最后是一个陶瓷的涂层隔膜技术，电芯的安全改善技术是确保通过电池滥用测试的关键，当然还包括模块级别和系统级别，都要有深入的技术开发。
这些年我们很多主机厂建立了非常深入、开放式的合作，我们一方面可以非常清楚的了解到并掌握主机厂对动力电池每个阶段开发的需求；此外，我们将这些需求已经植入到动力电池技术和产品开发流程当中。行业内很多专家都知道，GBT规定电池循环寿命是500周，容量保存率是80%，这些标准原来都是来自于数码领域标准，未必适用于汽车领域。万向传统是做汽车零部件的，我们搞动力电池一开始就植入了TS16949质量体系，以汽车行业的标准和质量管控体系来要求我们的电池以及技术开发。总体上，我们对汽车用动力电池使用及性能要求是非常清楚的。
关于安全改善，特别在针刺滥用测试实验，通过正极的修饰，改善230Wh/kg体系安全性能。修饰组针刺前后没什么什么变化，顺利通过测试。对于高比能动力电池来说，单体通过过充测试并不难，难的是模组如何通过过充？我们的安全策略也有显著效果。
最后小结，因为时间关系，不介绍了。特别感谢行业专家一直以来对万向一二三动力电池发展的关心和支持，也欢迎大家到我们杭州和美国的基地去指导交流。谢谢大家！
