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【百人會】新田芳明:電池以及充電技術未來預測
來源:汽車研究網   編輯:韓景旭  2020-01-13 08:57:36 字號   打印  收藏

  2019年,全球汽車產業(yè)進入深度變革的關鍵時期。汽車技術、市場、政策正在發(fā)生前所未有的變化,機遇與挑戰(zhàn)并存。在這個大背景下,2020年1月10日中國電動汽車百人會召開了以“把握形勢 聚焦轉型 引領創(chuàng)新”為主題的年度大型論壇。此次論壇將討論全球及中國汽車產業(yè)與市場發(fā)生的重大變革,轉型方向與路徑,中國有關汽車的政策走勢以及市場驅動階段的新能源汽車技術路線、產業(yè)重組的機遇與競爭合作模式、電動汽車安全、核心技術突破、燃料電池汽車發(fā)展、自動駕駛與智能網聯汽車發(fā)展的頂層設計與規(guī)制創(chuàng)新等相關內容。

  會議上日產動力電池首席專家新田芳明發(fā)表了演講,以下為演講實錄:

日產動力電池首席專家 新田芳明

  非常感謝,感謝歐陽教授的介紹。我非常榮幸能夠參加今天的會議,來為大家介紹在電池這方面我的一些想法。

  今天我想為大家介紹一下未來電動汽車電池發(fā)展的一些前景,我想為大家來介紹一下日產在電動汽車電池這方面的一些經驗,以及我們過去十年當中的一些研究成果。然后我想再為大家介紹一下未來的一些發(fā)展趨勢,一些預測,特別是對于電池以及充電技術未來的一些預測。我想這些對于我們的行業(yè)而言都具有重要的意義。

  下面我們來看這一頁為大家展示的是我今天演講的四個主要內容,我們先來看第一條,日產在電動汽車電池設計方面的一些基本理念。對于日產而言,我們70年代就開始了純電電池的設計,這個在當時就成為了非常先進的一個產品,后來我們又成功的來進行了更加先進的電動汽車電池的研發(fā),在2010年的時候正式發(fā)布了商用化的電動汽車電池。在商業(yè)化正式啟動以后,我們看到技術進步的流程更快了,速度更快了。后來在市場上我們又公布了一系列的產品,我們還不斷的來進行技術的革新,來滿足不同類型的電動汽車的需求。比如混合式的電動汽車等等,對于我們而言,我們希望能夠以更加高效的、更加穩(wěn)定的方式給電動汽車來進行電力的供應。

  這張圖表為大家所展示的就是我們LEAF電池它的銷量情況,大家看到現在已經達到了44萬左右的單位銷量。這個只是LEAF這個模型的銷量,如果我們看總體的數量的話,可能數量會達到50萬以上。這一頁為大家介紹的是幫助大家看看如何來更好的理解我們整個電池系統它的統一性,技術上的統一性,不管是從材料的設計還是電池的選擇,它本身都考量了非常微觀層面的一些需求,能夠達到納米級的層面。這樣的設計都考量了電動汽車各個層面的功能,從而能夠確保電動汽車整個運行效率安全性還有性能。這一頁為大家展示的是我們PDCS電池開發(fā)的流程以及整個生態(tài)系統,大家看到這里展示的是我們的一個建模,在左側,在右側為大家所展示的是我們的測試項目。我們希望能夠確保每個不同層級的性能都能夠以整合的方式,以一種安全的方式、高效的方式來交付給我們的用戶。這一頁為大家所展示的是LEAFSOH具體的數據,我們看一下它的路測數據怎樣呢,這些信息都是由日產的信息中心來進行統計的。我們看到這樣的數據就能夠幫助我們來跟用戶進行更好的數據交互,這些數據會進行一系列的分析。比如我們可以去分析用戶充電的習慣,以及電池的使用情況等等,從而幫助我們進行更好的售后服務和產品運維,能給未來新技術的開發(fā)提供更好的基礎。

  下面展示的是我們現在進行的電池性能退化這樣一個預測,這個事實上對于電動汽車而言是非常重要的一個項目。因此,我們做了非常多的工作,在這方面,主要是從電池的層面來進行這樣的預測。我剛剛也提到了,我們能夠獲得不同的情況當中的電池運行情況,比如在不同的溫度情況下,還有其他的情況下,我們來去評估電池它的運行情況,從而了解到在什么樣的情況下,電池能夠實現最佳的性能。通過做這樣的對比,我們把最佳值與實際值來進行對比,最終就能夠以一種更加精準的方式來進行電池衰變情況的預測。

  這一頁為大家所展示的是如何來確保電池的可靠性以及安全性。這是非常重要的一個話題,對于我們而言,我們非常重視可靠性。我們對此有非常明確的基本的設定,對于從車輛層面,從電池組的層面,從模組的層面,從單位電池的層面都有非常明確的設計,而且我們會考慮到從機械的層面,從電力的層面,從熱管理的層面,都會有相應的要素涉及到其中,我們都會來加以考慮。

  這一頁為大家展示的是我們對能源密度的一些基本的設計理念。對于我們而言,能源的密集程度越高,最終達到的性能越好,這一頁為大家展示的圖片就是我們在停車的過程當中所展示的不同能量密度,所展現出來的性能區(qū)別。這就是我們最重視的一個觀點,對于市場而言,非常關注安全性。在未來銷量也會因此而出現提高,第二個角度來說,我們也會看到從冷卻系統的角度來說,需要去進一步得到提升。如果我們去減少電池的話,去做一些在能量密度方面一些犧牲的話,可能也不是一種最理想的做法。所以我們需要在使用電芯,使用更高能量密度的時候,如何能夠再去做一些防火專門的設置,通過這樣的方式能夠提升整個電池包的性能,同時降低它的風險性。

  接下來看一下新的聆風,這一頁向大家介紹的就是尼桑聆風如何在過去十年當中從性能方面做了一些調整,在底下表格當中大家能夠看到。最早是24千瓦時,現在已經是達到了60千瓦時。從電機角度來說,最大功率最早是80千瓦,現在已經達到了160千瓦??梢哉f這些性能都是實現了一個翻倍,這一頁向我們展示的就是日產聆風續(xù)航里程的分布,現在我們也成功實現了續(xù)航里程的翻倍,這是相比于2010年的數據實現的。這一頁向大家介紹的是我們的快充,從快充的角度來說,從左邊圖看到,從40千瓦時電池的角度來說,它的內阻已經是大幅下降,它的阻抗同時也在最大電流情況下得到了有效的降低,所以它可以有更長時間的最大電流充電。從24千瓦時到40千瓦時的電池包的充電提升,從電芯快充電流可以說是60千瓦時。

  這一頁向大家介紹的主要是電池技術在十年當中的一些發(fā)展,兩部分,一部分是化學,另外一部分是模組和電池包。我們從材料的角度來說,作出很多提升,從設計的角度也作出了大量的提升。主要的目的就是希望能夠確保我們徹底改變材料的方式,給我們帶來電池性能上的提升,最早主要使用的是鎳和錳,現在使用的是NMC加少量錳的電池設計,現在我們完全使用的是NMC電池。我們現在的模組設計最早是4電芯的模組,現在提升到了8電芯的模組,并且我們現在推出了最新的集成度更高的組合的模組。

  接下來說一下未來電池技術展望,這是電池發(fā)展的路線圖。這里我們能夠看到從電池的角度來說,主要橫軸向我們展示的是電池組的體積比例,縱軸向我們展示的是電池的能量密度,所以我們可以看到在未來我們能夠在2025年的時候進入到紅色的這兩個區(qū)域,因為很多研究者現在都在研究如何能夠去實現一些硅陽極這樣一些新的技術突破。從能量密度的角度來說,我們也會看到當這些新概念產生之后,將會對能量密度的提升產生一個較大的促進。在一些適宜的情況下,我們甚至可以確保未來能夠實現商業(yè)化。

  這一頁向大家介紹的是電池路線圖,在安全得到充分考慮的情況下的一個情況,大家都知道日產實際上也是經歷了很多的事件,同時也非常努力的在不斷的提升消費者對電動汽車安全性的信任。為了能夠實現這一點,我們在不斷的加強能量密度的同時,大膽的采用新的材料,通過新的設計,來把一些安全功能同時得以保證和加強。是否可以在未來能夠找到電池系統它能夠幫我們實現1000瓦時/升,非常強大的功率。同時它的安全性又不會出現任何問題,這也是一個非常有挑戰(zhàn)性的問題。同時我們需要從很多其他相關的,比如像交通情況,比如像溫度情況等等其他因素的影響,是否能夠達到這個標準,還是一個問題。

  這一頁向大家介紹的主要是使用我們的電解質方面的一些新的革命,使用這種固態(tài)的電解質,這也是由東京技術研究所的一位教授提出的一個新的技術。通過這種固態(tài)電解質的方式,能夠實現從傳統的液態(tài)電解質三倍性能的提升,在室溫下就能夠實現。這張圖向我們展示的就是未來的電池技術的一些新的機遇,在左邊大家能夠看到圖表當中提到了離子導電率具體的對比。紅線代表的就是固態(tài)電解質,虛線代表的是液態(tài)電解質,這是兩者之間的對比。在零下30度的情況下,從導電率來說,出現了固態(tài)電解質強于液態(tài)電解質的優(yōu)勢。在較高的溫度下,比如100度甚至更高的時候,看到固態(tài)電解質依然能夠很好的發(fā)揮作用,就像液態(tài)電解質一樣。

  這里向我們展示的一張圖表,包括了對固態(tài)電池系統的一些預期,從這個角度來說,固態(tài)電解質將會如何從各個方面帶來優(yōu)勢,首先我們從綠色的方式代表的是現有的技術,紅色代表的是未來的可能性。我們能夠看到這里存在一些技術的問題,需要我們加以注意。首先第一個技術關鍵的問題就是如何能夠控制整個電池的同質化,能夠在整個生命周期得到保證。從這個角度來說,就決定了電池日后的質量。同時,當電池在真正的安裝到車上之后,是否能夠滿足車規(guī)級方面對電池品質的要求,也是一個重要的問題。日產我們也期待能夠去找到好的合作伙伴,跟我們全世界范圍內推動電池方面的革命。

  最后總結一下,首先日產其實已經成功的把電動化的工作達成了。從這個角度來說,我們使得電池得以很大程度上性能提升,而且從安全的角度來說,尤其是這樣。我們是用實踐證明了,我們的設計和我們的研發(fā)能力能夠確保電池應對各種風險。第二點就是我們推出了聆風60千瓦時的選擇,能夠給人們提供更高的功率、更遠的續(xù)航里程和更短的充電時間。未來電池革命毫無疑問,對我們提升消費者滿意度是至關重要的,而且日產也期待所有固態(tài)電池方面的發(fā)展能夠在未來得到技術上的解決。最后感謝大家的認真聆聽。謝謝!

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