动力锂离子电池现状、安全性及寿命评测
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ADVANCED ENGINE
ELECTRIC ACCESSORIES
com
PETROLEUM ONLY
Βιβλιοθήκη Baidu
76hp gasoline engine, 67hp electric motor, 1.5kWh battery Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
D=18 L=70 D=32 L=157 D=47 L=173
0.7
1000to 90% 1000to 80% 500to 80%
-10to 100 -30to60
38
60
129
10855
23169
10
304 640
108 67
261 144
10855 8437
26148 18000
12
-30to60
com
动力锂离子电池的现状
目前市场上的混合动力车
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
com
Toyota Camry
Toyota Prius
Toyota Highlander
Honda Insight
Honda Civic
Honda Accord
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to 讨 会 p Volume ev Volume Weight en energy constant powert. density co power [Wh/L] m density density [W/Kg] [W/L]
A123AHR18700M1UL TRA A123AHR32157M1HD SaftVL12V
动力电池的现状
• High power 高功率(>10C)- 84 manufacturers, > 1500 • Ultra High power 超高功率(>20C)- 19 manufacturers,
杰 腾 2011汽 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研
opdifferent cell models.t e讨会 ve >120 different cell models n .t.co m
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
com
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
锂离子电池实验室
• • • • •
.g 池研 op 讨会 王 莉、任建国、李建刚、高 剑 et ve 研究骨干（硕士）：武玉玲、冯丽娟、张丽春、孙文婷、陈敏 -e .c nt om 实验室技师：陈克勤、常彩霞、李智敏、康建峰、杨兆卫、史波
规模储能是动力电池的又一重要市场
• Manage fluctuations in electricity demand. 平抑电网波动。 • MW reserve power plants. 兆瓦级储能电站。 • Manufacturers to take a part: A123, Altairnano, Enerdel,
20 15
• 8647 total miles driven • 共行驶8647英里
37 mpg 58 mpg & 140 Wh/mi
250
200 150
Assumes $2.41/gal and 9¢ /kWh
10 5
100
76 mpg & 211 Wh/mi
5 10 15 20 25
50
PHEVs: >40% reduction in operating costs >$500 annual savings
com
E-Transportation is the most significant technological revolution after the cellular and the internet. 电动交通是移动电话和互联网后的最重要的技术革命 。
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
结构
性能
电极 结构
新工艺 新材料
电池 结构 电极制造 电池制备 电极 模型
材料合成 材料修饰 表面/界 面化学
高性能 锂电池
安全性 长寿命
电极 电池 模型 模型
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
The Great Wall
Ming Tombs
com
The Institute
• •
Less than 50 minutes drive 45 km
Tsinghua
Beijing
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
Lexus RX400h
Lexus GS450h
Chevy Silverado Saturn Vue Ford Escape
more and more
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
混合动力车
20 杰 11 汽 腾会 车动 务ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
hexm@tsinghua.edu.cn
INET, Tsinghua University
内容
• • • •
清华大学核研院锂离子电池实验室介绍
20 杰 11 汽 腾会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
com
动力电池现状 锂离子动力电池的安全性 锂离子动力电池的使用寿命
cells
Cylindrical cells
•
较好的传热 安全性好 使用寿命长
Prismatic cells
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
功率最高的磷酸铁锂电池
Cell Size [mm] Cap [Ah] Cycle life Temp range Weight [gr] Weight energy density [Wh/Kg]
Electrovaya, International Battery, Ultralife, Valance, Saft. BYD
20 杰 1 汽 1 腾会 车动 务ww 力电 w. ge 池研 to p- 讨会 ev en t. com
磷酸铁锂电池固定储能电站
钛酸锂电池移动储能电站
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
Cycle life
Temp range
w. Weight Weight Volume [gr] energy energy density density density [Wh/Kg] [Wh/L] [W/Kg]
t
t. density [W/L]
Beijing China Powerel 北京中润恒动电 池有限公司 Lionik 深圳市龙锂实业 有限公司
See also ‐ www.advancedbatteryfactory.com
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
单体电池容量最高的高功率动力电池
杰 2011汽 腾 务
Cell
Size [mm]
Cap [Ah]
Percentage of Vehicle Fleet In Use (%)
30
Cumulative Fuel Consumed (gallons)
PHEV40
CV
$3.45
---
9.1
HEV
PHEV20 PHEV40
$2.48
$1.58 $1.21
--$0.48 $0.72
6.5
5.4 5.1
25
0 0
0 30
Time of Day (hr)
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
电动车对动力电池的需求在持续增长
20 杰 1 汽 1 腾会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
2 R&D011汽 杰 battery Lithium ion腾会 务 车动 力电 Fuel Cell ww ge 池研 w.
to p- 讨会 even t.
com
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
燃料电池实验室
杰 1 汽 学术带头人：姜长印、万春荣 20 会 车动 1 腾 w 力 学术骨干（博士）：何向明、蒲薇华、应皆荣、李建军、刘靖 ww、 电郭建伟 务
博士生、硕士生：10-15名
锂离子电池研究概况
材料合成，机理诊断，电极/电池工程化，数学模型
从纳米尺度到微米尺度，再到毫米尺度
20 杰 11 汽 腾会 车动 务ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t. com 负极 正 极
插电式混合动力车
ADVANCED ENGINE ELECTRIC ACCESSORIES
Fuel Flexibility
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
com
PETROLEUM AND/OR ELECTRICITY
BATTERY RECHARGE
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua University
20 杰 11 汽 腾会 车动 务ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
功率最高的18650电池
Cell V Cap [Ah] Cycle lifeto 80% Weight [gr] Weight energy density [Wh/Kg]
w. 电池 geto 研讨 p- ev 会 en t.
com
台湾
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
动力电池的包装方式
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even Poucht . com
动力锂离子电池现状、安全性及寿命评测
2011汽车动力电池国际研讨会
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
com
2011年2月23-24日，上海
何向明 清华大学核研院
新型能源与材料化学研究室 Institute of New Energy Technology
850 x 560 x 71 255 x 145 x 55
200
500 to 80%
?
7000
102
21
1028
213
100
500 to -20 80% to 60
3600
105
186
1055
1868
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
76hp gasoline engine, 67hp electric motor, 9.0kWh battery (30mi) Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
混合动力车的实际节油效果
1 会 w.
40 Conventional 35 350 300 400
Market grow of 15% CAGR(复合年均增长率) per year driven by the EV growing market, Cell costs are decreasing by 8% per year (Source: IIT).
Far-East manufacturers dominate the market 20 杰 11 汽 会 动 位 中日韩在动力电池制造方面占支配地务 车 力 腾 ww
ELECTRIC ACCESSORIES
com
PETROLEUM ONLY
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76hp gasoline engine, 67hp electric motor, 1.5kWh battery Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
D=18 L=70 D=32 L=157 D=47 L=173
0.7
1000to 90% 1000to 80% 500to 80%
-10to 100 -30to60
38
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23169
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108 67
261 144
10855 8437
26148 18000
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动力锂离子电池的现状
目前市场上的混合动力车
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
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Toyota Camry
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Toyota Highlander
Honda Insight
Honda Civic
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A123AHR18700M1UL TRA A123AHR32157M1HD SaftVL12V
动力电池的现状
• High power 高功率(>10C)- 84 manufacturers, > 1500 • Ultra High power 超高功率(>20C)- 19 manufacturers,
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锂离子电池实验室
• • • • •
.g 池研 op 讨会 王 莉、任建国、李建刚、高 剑 et ve 研究骨干（硕士）：武玉玲、冯丽娟、张丽春、孙文婷、陈敏 -e .c nt om 实验室技师：陈克勤、常彩霞、李智敏、康建峰、杨兆卫、史波
规模储能是动力电池的又一重要市场
• Manage fluctuations in electricity demand. 平抑电网波动。 • MW reserve power plants. 兆瓦级储能电站。 • Manufacturers to take a part: A123, Altairnano, Enerdel,
20 15
• 8647 total miles driven • 共行驶8647英里
37 mpg 58 mpg & 140 Wh/mi
250
200 150
Assumes $2.41/gal and 9¢ /kWh
10 5
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76 mpg & 211 Wh/mi
5 10 15 20 25
50
PHEVs: >40% reduction in operating costs >$500 annual savings
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E-Transportation is the most significant technological revolution after the cellular and the internet. 电动交通是移动电话和互联网后的最重要的技术革命 。
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
结构
性能
电极 结构
新工艺 新材料
电池 结构 电极制造 电池制备 电极 模型
材料合成 材料修饰 表面/界 面化学
高性能 锂电池
安全性 长寿命
电极 电池 模型 模型
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
20 杰 11 汽 腾 会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
The Great Wall
Ming Tombs
com
The Institute
• •
Less than 50 minutes drive 45 km
Tsinghua
Beijing
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
Lexus RX400h
Lexus GS450h
Chevy Silverado Saturn Vue Ford Escape
more and more
Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
混合动力车
20 杰 11 汽 腾会 车动 务ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
hexm@tsinghua.edu.cn
INET, Tsinghua University
内容
• • • •
清华大学核研院锂离子电池实验室介绍
20 杰 11 汽 腾会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
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动力电池现状 锂离子动力电池的安全性 锂离子动力电池的使用寿命
cells
Cylindrical cells
•
较好的传热 安全性好 使用寿命长
Prismatic cells
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功率最高的磷酸铁锂电池
Cell Size [mm] Cap [Ah] Cycle life Temp range Weight [gr] Weight energy density [Wh/Kg]
Electrovaya, International Battery, Ultralife, Valance, Saft. BYD
20 杰 1 汽 1 腾会 车动 务ww 力电 w. ge 池研 to p- 讨会 ev en t. com
磷酸铁锂电池固定储能电站
钛酸锂电池移动储能电站
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Cycle life
Temp range
w. Weight Weight Volume [gr] energy energy density density density [Wh/Kg] [Wh/L] [W/Kg]
t
t. density [W/L]
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See also ‐ www.advancedbatteryfactory.com
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单体电池容量最高的高功率动力电池
杰 2011汽 腾 务
Cell
Size [mm]
Cap [Ah]
Percentage of Vehicle Fleet In Use (%)
30
Cumulative Fuel Consumed (gallons)
PHEV40
CV
$3.45
---
9.1
HEV
PHEV20 PHEV40
$2.48
$1.58 $1.21
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6.5
5.4 5.1
25
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Time of Day (hr)
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电动车对动力电池的需求在持续增长
20 杰 1 汽 1 腾会 车动 务 ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t.
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燃料电池实验室
杰 1 汽 学术带头人：姜长印、万春荣 20 会 车动 1 腾 w 力 学术骨干（博士）：何向明、蒲薇华、应皆荣、李建军、刘靖 ww、 电郭建伟 务
博士生、硕士生：10-15名
锂离子电池研究概况
材料合成，机理诊断，电极/电池工程化，数学模型
从纳米尺度到微米尺度，再到毫米尺度
20 杰 11 汽 腾会 车动 务ww 力电 w.ge 池研 to p- 讨会 even t. com 负极 正 极
插电式混合动力车
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2011汽车动力电池国际研讨会
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2011年2月23-24日，上海
何向明 清华大学核研院
新型能源与材料化学研究室 Institute of New Energy Technology
850 x 560 x 71 255 x 145 x 55
200
500 to 80%
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76hp gasoline engine, 67hp electric motor, 9.0kWh battery (30mi) Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University
混合动力车的实际节油效果
1 会 w.
40 Conventional 35 350 300 400
Market grow of 15% CAGR(复合年均增长率) per year driven by the EV growing market, Cell costs are decreasing by 8% per year (Source: IIT).
Far-East manufacturers dominate the market 20 杰 11 汽 会 动 位 中日韩在动力电池制造方面占支配地务 车 力 腾 ww