【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，使 EMC 可達(dá)到汽車(chē)電器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 SOC 的計(jì)算通過(guò)精確測(cè)量和結(jié)合大量數(shù)據(jù)分析后的自診斷，可以達(dá)到較高的精度，但由于目前行業(yè)內(nèi)沒(méi) 有統(tǒng)一的測(cè)定方法和標(biāo)準(zhǔn)，如何測(cè)定 SOC 的精度仍是本項(xiàng)目的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。另外，由于本系統(tǒng)檢測(cè)電流范圍較寬，需要兼顧小電流段及大電流段，整個(gè)量程的精度是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。溫度采樣方面，由于溫度采樣點(diǎn)多，溫度傳感器的精度及成本之間的矛盾也是影響產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要因素。 20 課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)、主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可獲得的成果、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng)情況 1 所示 表 1 容量規(guī)格（ Ah） 20① 50 150 功率密度（ W/kg） ≥ 1800 ≥ 700 ≥ 500 能量密度（ Wh/kg） ≥ 65 ≥ 110 ≥ 110 最大放電倍率 30C(20s) 6C(30s) 5C(30s) 最大充電倍率 10C(10s) 4C(60s) 4C(60s) 單體電池內(nèi)阻（ mΩ ） ≤ ≤ ≤ 單體電壓偏差（ V） ≤ 2 單體容量偏差（％） ≤ 2 使用溫度范圍（ ℃ ） 25－ 60 擱置溫度范圍（ ℃ ） 40－ 80 荷電保持能力 （常溫下擱置 28 天） ≥ 90％ SOC 估算誤差（％） ② ≤ 5 安全性 ④ 通過(guò)行標(biāo) 或規(guī)范要求 電池組 循環(huán)壽命 （萬(wàn)公 里）②③ 15 可靠性 ② 在環(huán)境相對(duì)濕度 100％條件下，動(dòng)力蓄電池組能夠正常工作； 滿(mǎn)足整車(chē)行使 3 萬(wàn)公里型式試驗(yàn)的相關(guān)要求。 成本（元 /Wh） ④ ≤3 ≤2 ≤2 ① 高功率型，其余為高能量型。 ② 動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)。 ③ 循環(huán) 壽命里程按工況法測(cè)試或等效測(cè)試 。 ④動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)（不含管理系統(tǒng)）。 ：比容量≥ 330mAh/g，振實(shí)密度≥，能量型倍率放電性能≥ 10C，功率型放電性能≥ 30C，具備 10C 以上充電接受能力，循環(huán)壽命 常溫 20xx 次不低于 初始 放電 容量的 80%，安全性能滿(mǎn)足動(dòng)力蓄電池要求，成 21 本降低 20%以上。本課題完成后每年可提供 10 萬(wàn)臺(tái)套鋰離子動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)所需高性能負(fù)極，并建成相關(guān)測(cè)試、檢驗(yàn)配套系統(tǒng)。 ，降低生產(chǎn)成本，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。計(jì)劃達(dá)到的主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：隔膜使用溫度 40℃－ 70℃，孔隙率 40%60%，隔膜厚度 1540μ m，厚度公差 177。 2μ m，閉孔溫度≤ 135℃，具有優(yōu)良的透氣性等特性，安全性滿(mǎn)足動(dòng)力蓄電池要求。在達(dá)到上述技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，嚴(yán)格控制、降低鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜的生產(chǎn)成本，預(yù)計(jì)其 生產(chǎn)成本較現(xiàn)有鋰離子電池隔膜下降 20%以上。 ，使 合成的磷酸鐵鋰材料應(yīng)用于 車(chē)載 動(dòng)力電池，并且具有高的 質(zhì) 量比容量和體積比容量（比容量≥ 150g/cm3,振實(shí)密度≥ g/cm3,壓實(shí)密度≥）； 常溫 循環(huán) 20xx 次后的容量≥ 初始 容量的 80%；安全性能通過(guò)動(dòng)力電池安全性能測(cè)試；倍率放電性能≥ 10C。主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：從原材料開(kāi)始首先合成高密度的磷酸鐵，然后利用磷酸鐵和鋰源、碳原及其它摻雜改性材料一起進(jìn)一步合成磷酸鐵鋰， 再經(jīng)簡(jiǎn)化工藝；提高效力；降低能耗等控制手段，達(dá)到降低成 本的目的。 ：電壓檢測(cè)精度 ％，電流檢測(cè)精度 ％，溫度檢測(cè)精度 ℃， SOC 估算精度 5%，故障間隔里程不低于 30000 公里，電磁兼容性符合汽車(chē)電器設(shè)備電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，形成 2 個(gè)以上系列產(chǎn)品。 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)形成與動(dòng)力蓄電池配套的產(chǎn)品線，可滿(mǎn)足磷酸鐵鋰的電池組管理的需要，并形成產(chǎn)業(yè)化能力推動(dòng)混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 6. 20xx 年底前通過(guò) TS16949 體系審核和認(rèn)證。 可獲得的成果 1. 高能量型和高功率型電池產(chǎn)品及其開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累 。 2. 鋰離子動(dòng)力電 池批量生產(chǎn)工藝 。 3. 鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)工廠 。 4. 在動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)上申請(qǐng)一批國(guó)際國(guó)內(nèi)專(zhuān)利 。 5. 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品 。 6. 動(dòng)力蓄電池管理生產(chǎn)工藝 。 7. 動(dòng)力蓄電池管理生產(chǎn)工廠 。 8. 本課題完成后每年可提供 10 萬(wàn)臺(tái)套鋰離子動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)所需高性能負(fù)極，并建 22 成相關(guān)測(cè)試、檢驗(yàn)配套系統(tǒng)。預(yù)計(jì)可獲得 2 3 項(xiàng)鋰離子蓄電池高性能負(fù)極材料科研成果，并形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化體系。 9. 針對(duì)磷酸鐵鋰材料的合成方法和產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)一批專(zhuān)利。 。 ，并應(yīng)用于動(dòng)力電池和工具電池。 。 。 。 熱致相分離法制備聚烯烴多孔膜的控制技術(shù) 。 聚合物共混技術(shù) 。 知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng) 1. 造就一支具有自主創(chuàng)新能力的鋰離子動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。 2. 培養(yǎng)一批熟悉鋰離子動(dòng)力電池的研發(fā)工程師、設(shè)計(jì)工程師、工藝工程師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師和項(xiàng)目管理人員。為國(guó)家今后相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作充 足的技術(shù)儲(chǔ)備及人員儲(chǔ)備。 3. 申請(qǐng)一批鋰離子動(dòng)力電池相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)、新技術(shù)應(yīng)用方面的專(zhuān)利。 4. 申請(qǐng)一批動(dòng)力蓄電池管理相關(guān)發(fā)明、新技術(shù)應(yīng)用及結(jié)構(gòu)專(zhuān)利。 5. 培養(yǎng)一批熟悉電池管理技術(shù)的研發(fā)工程師、設(shè)計(jì)工程師、測(cè)試工程師及項(xiàng)目管理人員。 6. 形成一支具有自主研發(fā)創(chuàng)新能力的電池管理技術(shù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。 7. 培養(yǎng)一批在磷酸鐵鋰方面具有自主研發(fā)和測(cè)試評(píng)價(jià)能力的研發(fā)、技術(shù)人員 8. 培養(yǎng)一批在磷酸鐵鋰方面懂工藝、生產(chǎn)和管理的高級(jí)材料制備人員。 9. 在本課題的研究過(guò)程中，可以在原材料配方及預(yù)處理工藝、混合 工藝、雙向拉伸及后處理工藝設(shè)備方面申請(qǐng)相應(yīng)專(zhuān)利。通過(guò)本課題的研究，可以培養(yǎng)一批在聚合物共混、薄膜雙向拉伸方面的工藝、設(shè)備工程師。 23 課題擬采取的研究方法，課題技術(shù)路線及其可行性分析 課題擬采取的研究方法 本課題將嚴(yán)格按照 TS16949 體系流程全面推進(jìn)。如圖 1 所示。制訂詳細(xì)的先期產(chǎn)品質(zhì)量策劃（ Advanced Product Quality Planning, APQP），制訂 APQP 各個(gè)階段的控制計(jì)劃，嚴(yán)格按照 APQP 開(kāi)展工作。在 APQP 各個(gè)階段完成所必須的各項(xiàng)文件，尤其需要在各個(gè)階段認(rèn)真做好 TS16949體系五大手冊(cè)所規(guī)定的工作，如 DFMEA（ Design Failure Mode and Effects Analysis 設(shè)計(jì)失效模式和后果分析）、 PFMEA（ Process Failure Mode and Effects Analysis過(guò)程失效模式和后果分析）、 MSA（ Measurement System Analysis 測(cè)量系統(tǒng)分析）、 SPC（ Statistic Process Control 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制）和 PPAP（ Production Part Approval Process生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序）等。 01234確定范圍0 1 2 3 4 5計(jì)劃和定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和過(guò)程確認(rèn)反饋、評(píng)定和糾正措施5DFM EA PFM EA MSASPCPPA PAPQ P 技術(shù)路線 鋰離子動(dòng)力蓄電池 ? 正負(fù)極材料選型以及配方優(yōu)化； ? 電解液體系和隔膜材料的選擇； ? 電池的電性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； ? 電池包體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 24 正極材料 以亞鐵鹽、磷酸、氧化劑、氫氧化鈉為原材料，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)產(chǎn)生磷酸鐵沉淀。通過(guò)控制流量調(diào)節(jié)沉淀在反應(yīng)釜內(nèi)的平均滯留時(shí)間，促使沉淀顆粒長(zhǎng)大并溢流至陳化罐進(jìn)行陳化，經(jīng)固液分離、洗滌、干燥得 FePO4 2H2O ， 再對(duì)含有結(jié)晶水的磷酸鐵進(jìn)行高溫脫 水晶化，即得高密度的磷酸鐵。 以磷酸鐵、鋰源、碳源和添加劑為主要原材料，采用高溫碳熱還原法，經(jīng)混料、球磨、干燥、在具有氣氛保護(hù)的爐內(nèi)燒結(jié)、氣碎、篩分，即可以得到密度高、性能優(yōu)異的磷酸鐵鋰材料。 負(fù)極材料 本課題將按照 APQP 流程進(jìn)行相關(guān)工作，重點(diǎn)在于 DOE、 DFMEA、 PFMEA 等過(guò)程?？捎糜诓牧蠝y(cè)試的手段包括 XPS、 XRD、 SEMEDS、 ICP、 TGDSC 等。本課題擬采取兩條工藝路線進(jìn)行研究： 以碳為主鏈的聚合物為原材料的制備路線，其主要工藝路線為： 主原材料 +添加劑 —— →共混 —— →固化 —— →造粒 —— →表面處理 —— →熱解 —— →后處理 —— →成品 以石墨為主要原材料對(duì)其進(jìn)行改性的制備路線，其主要工藝路線為： 原材料 —— →分選 —— →球化 —— →表面處理 —— →摻雜 —— →低溫包覆 —— →固化 ——→熱解 —— →除雜 以上兩條路線是在參考許多前輩大量工作基礎(chǔ)上提出來(lái)的，國(guó)外按照類(lèi)似路線 1 的工藝制備得到的產(chǎn)品容量較高，循環(huán)性能好，但還沒(méi)有解決電極電位過(guò)高，電位滯后以及首次循環(huán)不可逆容量高的問(wèn)題；路線 2 工藝具有成本低等特點(diǎn)，但要滿(mǎn)足汽車(chē)動(dòng)力電池要求的循環(huán)性能和低溫性能還需要繼續(xù)突破，我們將主要按照以上兩 條路線進(jìn)行研究，并進(jìn)行改進(jìn)，使材料性能達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用水平。 電池隔膜材料 本課題采用濕法工藝制備鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜 原料預(yù)處理 共混擠出 冷卻 雙向拉伸 25 后處理 1 后處理 2 后處理 3 收卷 分切 電池 管理 系統(tǒng) ? 電池管理系統(tǒng)安全、可靠性設(shè)計(jì) ? 電池管理系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì) ? 電池管理系統(tǒng)采樣精度 ? 電池組 SOC 預(yù)測(cè) ? 電池組熱管理 可行性分析 深厚的技術(shù)積累 早在 1998 年， 比亞迪就憑借充電電池技術(shù)領(lǐng)域的雄厚實(shí)力， 開(kāi)始 進(jìn)行 電動(dòng)汽車(chē)用的大容量、高性能 動(dòng)力 電池 的研發(fā) ， 同時(shí)改裝了一輛電動(dòng)乘用車(chē)，作為車(chē)用動(dòng)力電池的試驗(yàn)和評(píng)估平臺(tái)， 為公司 將來(lái)涉足 汽車(chē) 動(dòng)力電池 領(lǐng)域提前作 好了 準(zhǔn)備。 20xx 年 ，比亞迪開(kāi)發(fā)出第一款以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子動(dòng)力電池 Fe Power，從而拉開(kāi)了鋰離子動(dòng)力電池商業(yè)化的幃幕。這款電池容量高達(dá) 100Ah，整包電壓約 320V，搭載這款電池的 F3e 電動(dòng)乘用車(chē)單次充電續(xù)駛里程超過(guò) 200km。之后又研發(fā)出 FA60、 FA200 等多款不同型號(hào)的動(dòng)力電池用于F3DM/F6DM 雙模混合動(dòng)力車(chē)和 e6 純電動(dòng)汽車(chē)。鋰離子動(dòng)力電池在這些車(chē)型上通過(guò)了數(shù)萬(wàn)公里的路試驗(yàn)證。這些先期的實(shí)驗(yàn)充分證明了鋰離子電池作為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的方案是可行的。 20xx 年 3 月正式成立了動(dòng)力電池事業(yè)部，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)鋰離子動(dòng)力電 池，共有研發(fā)人員 100多人。在鋰離子動(dòng)力電池的研發(fā)過(guò)程中，先后向中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申報(bào)發(fā)明、實(shí)用新型和外觀專(zhuān)利 數(shù)百 件，其中有不少專(zhuān)利已經(jīng)或正在向國(guó)外申請(qǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。由此可見(jiàn)，在動(dòng)力電池產(chǎn)品的研發(fā)能力上，比亞迪有雄厚的技術(shù)積累，完全有能力按時(shí)保質(zhì)保量的完成該課題。 動(dòng)力蓄電池管理技術(shù)方面， 20xx 年開(kāi)始成立電動(dòng)車(chē)項(xiàng)目組開(kāi)始研究相關(guān)課題，并借鑒了手機(jī)電池，自行車(chē)電池管理技術(shù)，進(jìn)行自主研發(fā)。 20xx 年 1 月成立電動(dòng)汽車(chē)研究所，下設(shè)電源系統(tǒng)研究部開(kāi)始，成立專(zhuān)門(mén)的項(xiàng)目組，對(duì)鎳氫、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等電池配套開(kāi)發(fā)動(dòng)力蓄電 池管理系統(tǒng)。 20xx 年 1 月年正式成立第十四事業(yè)部，下設(shè)電源廠為公司的各種混合動(dòng)力汽車(chē)及純電動(dòng)汽車(chē)配套提供動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)。 比亞迪進(jìn)行負(fù)極的研發(fā)已經(jīng) 5 年，具有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和測(cè)試中心，在多名研發(fā)工程 26 師以及測(cè)試工程師的努力下，在負(fù)極方面獲得了包括負(fù)極的制備以及評(píng)估方法在內(nèi)的多篇國(guó)家專(zhuān)利。 強(qiáng)大的垂直整合能力 比亞迪集中 IT 和汽車(chē)兩大產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，在鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上具有強(qiáng)大的垂直整合能力。在鋰離子電池正負(fù)極材料、隔膜、電解液、結(jié)構(gòu)件、電池管理系統(tǒng)等領(lǐng)域都可以自主研發(fā)和生產(chǎn)。 比亞迪從 1998 年開(kāi)始鋰離子電池開(kāi)發(fā)至今，積累了大量鋰離子電池配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。從配料涂 布 直至電池 Pack 組裝的所有設(shè)備，比亞迪都可自主開(kāi)發(fā)制造。比亞迪制造鋰離子電池設(shè)備具有靈活快速的特點(diǎn)，具有根據(jù)不同電池的需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)成套專(zhuān)用設(shè)備的能力，特別適合動(dòng)力電池的研發(fā)和生產(chǎn)。近年來(lái)，比亞迪又自主開(kāi)發(fā)了鋰離子電池的自動(dòng)化 IE 產(chǎn)線，為動(dòng)力電池生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)規(guī)?；妥詣?dòng)化的建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn) 比亞迪汽車(chē)開(kāi)發(fā)電動(dòng)車(chē)已有 6 年多經(jīng)驗(yàn)。自 20xx 年以來(lái)，先后成功開(kāi)發(fā)出了三輛福萊爾純電動(dòng)汽車(chē)、 EF3 電動(dòng)出租車(chē)、串聯(lián)式混合動(dòng)力車(chē) HybridS、四輪邊電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)概念車(chē) ET、 F3e 電動(dòng)乘用車(chē)、 F3DM 雙模混合動(dòng)力車(chē)、 F6DM 雙?；旌蟿?dòng)力車(chē)和 e6純電動(dòng)力車(chē)。這些車(chē)型為鋰離子動(dòng)力電池提供了最佳的驗(yàn)證平臺(tái)，同時(shí)在整車(chē)實(shí)驗(yàn)也為鋰離子動(dòng)力電池不斷改進(jìn)提供了最寶貴的數(shù)據(jù)支持。 先進(jìn)的動(dòng)力電池檢測(cè)能力 從比亞迪研發(fā)鋰離子電池至今，始終把電池的品質(zhì)放在第一位，在電池研發(fā)階段和生產(chǎn)階段都投入大量人力和物力進(jìn)行性能和安全相關(guān)方面的測(cè)試。在 20xx 年開(kāi)始就專(zhuān)門(mén)成立了以測(cè)試動(dòng)力電池為主的試驗(yàn)室，試驗(yàn)室采用國(guó)內(nèi)和國(guó)外知名度較高的電池性能檢測(cè) 設(shè)備、環(huán)境測(cè)試設(shè)備以及可靠性測(cè)試設(shè)備，此外比亞迪積累豐富的設(shè)備開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，能根據(jù)國(guó)際上通用的測(cè)試要求，具備在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)適合各種型號(hào)的動(dòng)力電池，并滿(mǎn)足測(cè)試要求的設(shè)備的能力。