针对应用选择材料_锰酸锂和磷酸铁锂的归位

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2010
Battery changing the world
Company Structure of PHYLION(Suzhou) 星恒公司结构
Institute of Physics, CAS 中科院物理研究所 Venture Capital Funds 投资机构，联想等 投资机构 Tech&Mgt.Team 技术骨干和管理团队
其他要求 电池动态特性研究 SOC可监控性 提高可靠性的措施 降低成本，提高性价比
---摘自来晓康的论坛发言
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Brief of PHYLION
苏州星恒简介
http://WWW.PHYLION.COM
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针对应用选择材料
---锰酸锂和磷酸铁锂的归位 锰酸锂和磷酸铁锂的归位
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LiFePO4
LiMn2O4
？ ？
安全 长寿命 高温性能好 安全 寿命差 高温性能差
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锰酸锂材料的优劣 LiMn2O4
优点：
高温放热反应温和 电导高 原材料丰富，价格低 对锂电位高
电流 能量 绝缘 电 性 寿命 能 热管理 机械特性
最大放电电流5s 最大放电电流 最大充电电流5s 最大充电电流 能量输出@25°C ° 能量输出 寿命终止时总能量输出 对底盘的绝缘特性 循环寿命 日历寿命 重量（全系统） 重量（全系统） 体积（全系统） 体积（全系统）
<45kg <40l
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PHEV的电池性能要求 的电池性能要求（节选）
项目 容量 功率 定义
标称容量(1C-rate@25°C) ° 标称容量 放电功率15s@25°C ° 放电功率 放电功率15s@-10°C ° 放电功率 充电功率30s@25°C ° 充电功率 低温充电功率30s@-10°C ° 低温充电功率
目标@EOL 目标
安全性要好 循环寿命500次 搁置寿命3年 容量10-20Ah 倍率要求2C 工作温度范围 -10~45度 不高于 3元/Wh 能量密度 ~100Wh/Kg
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轻型交通用电池正极材料的选择
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HEV的电池性能要求 的电池性能要求（节选）
10Ah
110Wh/Kg
5Ah/9Ah High Power for HEV HEV用高功率系列
80-90Wh/Kg 1500Ｗ/Kg Ｗ
8Ah
1000W/Kg
Ultra-Hi Capacity for PHEV, EV PHEV，EV用大容量系列 ， 用大容量系列
15Ah 40Ah
150~250Ｗｈ/Kg
Suzhou PHYLION battery Co.,Ltd. 苏州星恒电源有限公司
Joint Lab 联合实验室
Suzhou Plant 苏州工厂
Beijing subsidiary Company 北京分公司
Material Suppliers 材料中试基地
* Legend holding (also the parent company of Lenovo) is the biggest shareholder.
PHEV & EV will be the final choice for the vehicle industry PHEV和EV将成为汽车行业未 来的方向
Marketing &sales 市场和销售
Policy support 政策支持 Vehicle company codevelopment 汽车公司 联合开发 Cost reduction for end user 最终消费端消费成 本下降
燃气轮机
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储能对电池的要求 依据电池储能系统运行统计结果： 依据电池储能系统运行统计结果 每日充放电循环300多次； 三年内，电池循环次数达数十万次 电池循环次数达数十万次； 充放电深度15％以下占总循环次数概率为 以下占总循环次数概率为98％； 满充、满放均在千次左右； ； 工作中心容量SOC：50％。 ％。
Performance 性能
Typical functional requirements 基本的电 性能要求 10 years service life 10年的使用寿命 Extended operation and storage temperature range 宽范围的存储和工作温 度
Vehicle Battery 车用电池
1. 2. 3. 4. 5. 6.
改善电解液胀气性能 控制水分 提高粘接剂粘接性能 改善导电剂分散性 正极表面进行包覆处理，抑制变化 正极表面进行包覆处理 改善SEI SEI成膜性或抑制SEI膜生长
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改善后的使用纯尖晶石锰酸锂的电池性能
常温4000次循环 衰减约30%
缺点
高温下晶格易破坏 比容量低
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锰酸锂的材料特性会带入到电池中去
LiMn2O4--MCMB
材料特性 高温放热温和 电导率高 高温晶格易破坏
电池特性 安全性好 倍率性能好 低温特性好 高温稳定性差
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LiMn2O4-MCMB 电池高温性能差原因分析
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磷酸铁锂的材料特性会带入到电池中
材料特性 高温放热温和 高温稳定 电导率低
电池特性 安全性好 高温性能稳定 倍率性差 低温特性差
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通过对材料的纳米化、碳包覆，以及极 通过对材料的纳米化 片制备的优化，磷酸铁锂同样可以达到 磷酸铁锂同样可以达到 较好的倍率性能， ，包括低温倍率放电。
世博上的装有星恒电池的新能源汽车
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储能在未来电网中将无处不在！ 储能在未来电网中将无处不在
工厂分布式 供能系统 大型发电 微型燃气轮机
变电站 商用分布式 供能系统
风能
抽水蓄能
电力交易中心 燃料电池
数据中心
储能
电池 飞轮发动机 居民区
电动汽车
光伏发电
Production pattern 制造模式 approval in real world实际运行 Coherence of the cell 电池一致 性
Performance &safety 性能和安全性
Cost &Mass production 成本和规模制造
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Cost 成本
Materials cost 材料成本 Manufacture cost 制造成本
Safety 安全性
safer while energy is hundreds times of what used in portable applications 几百倍 于现有规模应用的总能量
Mass production 规模生产
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LiFePO4
？
安全
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轻型交通工具对电池的要求
2年质保 工作电流8-15A 脉冲电流20-30A 工作电压24-48V 工作温度范围 -10~45度 续航里程20-50Km 整车重量 25-70Kg 可接受价格 ~1000-1500元 轻便
高温55度1000次 循环衰减不超过 30%
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LiMn2O4
﹨
寿命差 高温性能差
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磷酸铁锂材料的优劣
优点：
高温放热反应小 高温稳定性好
LiFePO4
缺点
电导率差 振实密度低 对锂电位低
LFP
LFP
Brief of PHYLION(Suzhou) 苏州星恒基本情况
Business Scope: large format lithium-ion battery for E-bike/Power Tools/Electric ion Motor/Hybrid Electric Vehicle/Electric vehicle/Electricity storage/etc. 业务范围：大容量动力型锂离子电池 Founded on Dec.18, 2003 成立于2003年12月18日 R&D started from 1994 动力锂离子电池的研发开始于1994年 年 Capital Invested：30M USD 投资额超过2亿元（仅用于大容量动力锂离子电池） 亿元（仅用于大容量动力锂离子电池） Number of Staff：400 员工人数：400人 Manufacture Capacity：54,000,000 Ah per year 年产能超过5400万安时
全电池高温搁置阻抗变化 全电池高温搁置正极阻抗变化
全电池高温搁置负极阻抗变化
高温搁置后
• 电池接触电阻增加 • 正负极界面阻抗均增加 • 负极界面阻抗变化大于正极
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高温性能差的进一步分析
接触电阻变差 负极界面电 阻变大 正极界面电 阻变大
1. 电芯胀气 2. 粘接剂粘接性能差 3. 导电剂失效 1. 负极界面 负极界面SEI发生变化 1. 正极表面发生变化
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锂离子电池进入车用领域在技术和工程上的困难点
如何确保10年的使用寿命 年的使用寿命 如何拓展工作温度范围 如何降低成本
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Challenges to the battery for vehicle applications 锂离子电池进入车用领域面临的挑战
~25Ah >100kW 30kW 40kW 30kW -180A +80A >500 /V 160.000km 10years,12.000h Aircooling
wk.baidu.com电流 绝缘 电 性 寿命 能 热管理
最大放电电流5s 最大放电电流 最大充电电流5s 最大充电电流 对底盘的绝缘特性 循环寿命 日历寿命
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Milestones from R&D to mass production 星恒从研发到量产的历程
1994 Study on Lithium-ion battery for vehicles 1994年物理所402组开始车用动力锂离子电池的研究 组开始车用动力锂离子电池的研究 1998 Pilot production line for HEV battery 1998年物理所发起成立的富丽龙公司开始车用电池试生产 年物理所发起成立的富丽龙公司开始车用电池试生产 2000 Member of China’s national EV Project 星恒参与承担国家863十五车用电池项目 2003 Mass Production of LiMn2O4 2003年车用高性能锰酸锂在物理所的自主知识产权基础上开始量产 年车用高性能锰酸锂在物理所的自主知识产权基础上开始量产 2003 Suzhou plant operational 同年苏州工程开始投建 2006 Battery for E-bikes introduced 年自行车用大容量锂离子电池大规模投放市场 2006年自行车用大容量锂离子电池大规模投放市场 2007 Battery for gardening tools introduced 2007年园林工具用大容量电池投放市场 年园林工具用大容量电池投放市场 2010 EV Battery 预计2011年电动车用电池开始小批量生产 年电动车用电池开始小批量生产（千套级） 2015 Electricity storage battery 年储能用电池小批量生产 预计2015年储能用电池小批量生产
项目 容量 功率 定义
标称容量(1C-rate@25°C) ° 标称容量 放电功率10s60%SOC@25° 放电功率10s60%SOC@25°C 充电功率10s60%SOC@25°C 充电功率10s60%SOC@25° 冷启动功率4s@-15°C ° 冷启动功率
目标@EOL 目标
~6Ah 25kW 10kW 6kW -180A +80A >500Wh >12MWh >500 /V 160.000km 10years,12.000h Aircooling
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Product Of PHYLION 产品系列
Multi-Specific 多用途产品系列 Energy for E-bike 自行车用能量型系列 车
120~150Ｗｈ Ｗｈ/Kg Ｗｈ
20Ah
6Ah/8Ah/10Ah 5Ah/7Ah/9Ah
Power for Tools 工具用功率型系列