萬向A 一二三股份公司高級工程師石先興：萬向動力電池技術進展
圖為萬向A 一二三股份公司高級工程師石先興發(fā)表演講
今天給大家匯報的題目是萬向動力電池技術進展。電動汽車產(chǎn)業(yè)在國家政策的正確引導下，已經(jīng)順利地渡過了一個培育期，進入了一個快速的成長期。工信部提出一個目標，就是2020年，我們的動力電池電動汽車的年產(chǎn)銷量達到200萬臺，東營近年來動力電池的產(chǎn)銷量快速增長，大家可以預測到的是動力電池必定進入一個淘汰的時期，根據(jù)預測，2020年，累計動力電池將達到一個驚人的數(shù)字，12萬噸到17萬噸，如果動力電池不基于一個合理的處理，會帶來資源的浪費同時對環(huán)境可能帶來一個污染問題。
另外一個就是我們也注意到，國家現(xiàn)在也在逐漸地關注動力電池對環(huán)境的環(huán)保的問題，推移動力電池至少有70%到80%的電量，如果這個電量不加以合理利用直接加以報廢，實際上很大程度上這也是一種資源的浪費。
我們可以看到近年來特別是碳酸鋰的價格，2014年到2015年價格快速增長，特別是進出口的價格，今年1月份到現(xiàn)在，價格增長75%以上，原材料的上漲倒逼著我們這個產(chǎn)業(yè)開始關注回收這個話題。
國家2006年開始逐步發(fā)布了一系列的法規(guī)，開始關注回收電池的利用。包括2016年和今年2月份國家相關部門出臺了一系列的法規(guī)，包括要求動力電池進行一個行業(yè)規(guī)范條件和進行合理的規(guī)范管理的暫行辦法，它明確提出來了，對符合要求的動力電池進行梯次利用，比如說家庭式儲能等等。
針對于回收環(huán)節(jié)，不同的工藝有濕法也有干法回收，濕法回收明確提出來，第一個，進行水資源進行在線監(jiān)測，不允許有水的排放，包括水車的污染。第二是明確對機體的監(jiān)測，盡量不要帶來大氣污染的問題。
此外，結合物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的手段建立可追溯的管理系統(tǒng)，國家鼓勵動力電池的模塊化的標準設計。第三個是落實了生產(chǎn)責任制的制度，明確了汽車的生產(chǎn)企業(yè)作為第一責任主體進行電池的回收。因此，完善推進廢舊電池的梯次利用和回收試點。
第二部分是關于梯次利用，在國外像日本和美國的一些企業(yè)，他們一些做法值得我們借鑒，比如說在日產(chǎn)公司，早在LEAF上市之前，就在著手解決將來可能的梯次利用的問題。關于梯次利用有三個要求，第一個就是電性能的要求，第二個是考慮到特性電池的經(jīng)濟要求，第三個是成本要求。
此外針對梯次利用，比如說通信備用電源也要滿足具體的行業(yè)標準，因此梯次利用我們需要主機廠、動力電池生產(chǎn)企業(yè)、回收企業(yè)包括消費者共同的努力。這是一個動力電池我們實際上在做的一個實驗，就是動力電池第一步把它進行PACK級別的拆解，進而拆解成SEEL級別。我們第一個僅就它的外觀有沒有泄露和變形的問題，第二個就是我們看著它的電化學性能滿不滿足要求，比如說容量恢復率、容量保持率等等，第三個我們也看它的安全性能是不是滿足要求，包括過充、過放、擠壓等測試。只有經(jīng)過測試的動力電池，從而再進行一個重組，進行一個梯次利用，應用在UBS電源等等。
看起來梯次利用大家都很歡欣鼓舞，覺得這是一個很好的領域，但實際上根據(jù)我們做下來之后發(fā)現(xiàn)這個蛋糕實際上并不太好吃，為什么這么講？就是我們把電源做好之后，我們想到一個點，就是用在通信基站的備用電源，但事實上這個模塊我們去推廣的時候遇到了很大的阻力，因為通信基站第一個它的價格不是那么敏感，比如說現(xiàn)在通信基站降成本的壓力不是很大，第二個是通信電源領域目前都是一把手負責制，我們知道通信基站沒有問題還好，一旦是你使用備用電源，就是梯次利用的電池出現(xiàn)問題之后，大家就可以追責，因此他得愿意承擔相關的責任。
所以我們講梯次利用還有一個很關鍵的點就在于目前國內的生產(chǎn)電芯有圓柱的，有方形的，有軟包的，各種容量也不一樣，結構也不一樣，我們怎么樣推出一個標準化的結構設計，來進行一個規(guī)?；奶荽卫?，這也是一個很關鍵的點，這些都需要我們來進行克服。同時在這里我們提出一個概念，現(xiàn)在目前的梯次利用電芯，都是考慮結合自己產(chǎn)品的特點，我們把它結合目前比如說通信基站的一個標準來進行設計，大家進行一個結構設計的時候發(fā)現(xiàn)，有很多阻力，要么就是寬度，要么就是高度，總之要相差一點點，很難做到剛剛好。如果反過來反向設計呢？我們覺得主動型梯次利用，在設計電芯的時候，比如考慮設計成指點尺寸的一個模組，考慮這個模組在電信基站，比如5到8年之后進行淘汰之后，直接用來直接在模塊級別拆解，直接用在通信基站或者是家庭備用電源等等，這個從理念上講應該是行得通的。
這是我們梯次利用的一個例子，我們首先把萬向這應該最早是在青島電動大巴上淘汰的動力電池，淘汰下來之后把它拆借到SEEL級別之后，將達到16伏的電芯，再進行三組的串聯(lián)。這個模組是根據(jù)儲能的備用電源設計的，我們主要的目的是驗證梯次利用的技術可行性。
這是我們的梯次利用的一個具體的場景，我們考慮在這個室內的EDS配電，當時是機聯(lián)5臺。第二個場景是室外太陽能基站。第三個是室內的基電的一個模組。我們這里小規(guī)模梯次利用的基礎是有可行性的，關鍵是在成本控制，以及用戶的調節(jié)心理是梯次利用的關鍵的一個步驟。
接下來介紹一下電池回收，我們承擔這個項目的時候，在杭州我們建了一個回收線，回收的一個工藝步驟，第一步包括放電處理，第二步拆解拆除分離，第三步材料回收，很關鍵的點是密閉的氣體回收系統(tǒng)，以及檢驗的循環(huán)系統(tǒng)，要保證整個拆解的過程中是沒有水資源的排放。
這是一個我們的一個具體的例子（ppt），再生循環(huán)，密閉的氣體回收，包括分離，電解液的情況主要是處理六氟磷酸鋰及負極材料的回收，目前我們這個小組每天可以處理100公斤，回收率達到90%以上，同時實現(xiàn)三元的處理。
這是我們回收的產(chǎn)物，包括這里面是一個隔膜，薄鋁膜和回收上來的正負極的材料的分極，我們把它進行一個修復，所謂的修復就是我們做了一個解析，我們發(fā)現(xiàn)剛剛被拆解下來的粉末材料，因為它是推移后的粉體，因此里面有很多的雜志項，比如我們發(fā)現(xiàn)的一些磷酸鋰、磷酸鐵等等，我們經(jīng)過一個混合器，在適當?shù)臏囟认逻M行一個處理，可以實現(xiàn)磷酸鐵鋰的修復，從而提高可逆的容量，下一頁有具體的數(shù)據(jù)。我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一個修復的材料循環(huán)的穩(wěn)定性，相比于一個微處理的新鮮的材料，它是有保障的。
同時我們也證實了，這種混合器下的溫度可以促進鋰的修復。
此外針對這個回收線的回收粉體做了一個測算，因為大家都非常關心梯次利用究竟有沒有經(jīng)濟收益，我們結合自己的處理線收集的數(shù)據(jù)，針對磷酸鐵鋰我們530到8830磷酸鐵鋰收益低于它的支出，因此基本上是一個可回收的過程。針對8830的電芯，在進行一個回收處理之后，我們測算了一下經(jīng)濟成本，我們發(fā)現(xiàn)它大概有一個3萬的經(jīng)濟收益，這是基于20的測算。所以我們講三元電芯，有鎳鈷等元素，其實是有經(jīng)濟元素的。
借此機會我們介紹一下萬向A一二三，我們在全球有三大制造基地，第一在美國底特律自動化生產(chǎn)工廠，第二在杭州，生產(chǎn)軟包裝電芯，目前杭州建立3GWh的生產(chǎn)線。此外我們在常州有一個圓柱形電芯生產(chǎn)工廠，主要是給一些保時捷，邁凱倫、法拉利提供高倍率1860、1870電芯。另外一個是研發(fā)中心在波士頓和杭州包括在密歇根有三個研發(fā)基地，其中在波士頓研發(fā)中心是偏向于材料開發(fā)，目前大概總共有將近80個人左右，全部是專門研究材料以及電芯的開發(fā)這一塊。
在杭州我們重點側重于從材料到電芯到模組的開發(fā)和研發(fā)，最后在底特律這邊我們還有專門從事低壓模組開發(fā)的團隊。這是我們的科研條件，這個圖片（ppt）主要是在介紹杭州的，我們覆蓋是從材料分析到電芯設計到電池系統(tǒng)評價。這是系統(tǒng)的介紹，包括模塊設計，包括系統(tǒng)級別的仿真，熱管理仿真，電氣設計，目前我們有一些國際客戶，包括國內的廣汽上汽，這是我們產(chǎn)品介紹，總得說來分兩端一端低壓12伏48伏的值，高能電芯，低壓關注在高功率的電芯，關注在成本的降低，另外高壓我們專注于安全和壽命，很關鍵的一點是電芯的成本。
最后小結，目前我們梯次利用已經(jīng)證實了它的技術的可行性，關鍵是要如何控制它的成本，包括目前很大的一個成本來源于電芯的運輸以及拆解成本，結合市場上目前各家的型號和產(chǎn)品結構五花八門，我們事實上接下來要考慮的，我們行業(yè)內包括我們政府也要考慮怎么樣組織，至少電芯在模組級別要實現(xiàn)標準化的設計，從而有利于我們在梯次利用的時候，實現(xiàn)標準化的主動型的梯次利用的設計。另外就是磷酸鐵鋰電芯回收經(jīng)濟效益一般，但是基于三元的回收效益是可觀的。還有我們也注意到鋰鹽，目前它開發(fā)的成本大概在1萬5每噸，但是它的銷售價格目前在13萬到15萬每噸，未來的合理價格在4到5萬，但是不管怎么樣，回收電池提升之后的電芯回收了之后，我們也考慮鋰鹽的回收，事實上我們證明可以實現(xiàn)鋰的回收。
最后再次謝謝百人會提供的平臺，感謝現(xiàn)場的專家朋友聽到最后。
動力電池行業(yè)現(xiàn)在過了培育期，進入快速成長期，希望大家堅持到最后活下來，往往堅持到最后的企業(yè)勝利，謝謝大家！
?。ǜ鶕?jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
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