2019年9月24-25日，萬向一二三基礎(chǔ)研發(fā)高級總監(jiān)許夢清博士，參加了第四屆新型電池電解質(zhì)/隔膜材料技術(shù)國際論壇(ABES-4)，并在會議上，分享了“萬向一二三在高功率以及高比能電池電解液的研究進展”的主題報告。來自中國、美國、加拿大、英國、德國、法國、日本、韓國等國家與地區(qū)的電池領(lǐng)域的300家企業(yè)、大專院校和科研院所的代表，500多位同仁出席了此次國際論壇。

會議現(xiàn)場照片

許博士首先介紹了公司的發(fā)展歷程。A123成立于2001年，發(fā)展基于磷酸鐵鋰動力電池，是一家專業(yè)的鋰離子動力電池制造企業(yè)。公司于2009年在美國上市，于2013年被萬向集團全資收購。

萬向一二三是一家全球化的公司，主要布局在中國、美國和歐洲。總部位于杭州，擁有規(guī)模最為龐大的全球生產(chǎn)制造中心，并設(shè)有材料研發(fā)、電芯開發(fā)、測試驗證中心以及系統(tǒng)工程研發(fā)等技術(shù)研發(fā)部門。

公司在美國密歇根州的Livonia，設(shè)有歐美地區(qū)的銷售中心和低壓電池系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)中心。位于波士頓郊區(qū)的Waltham和Hopkinton，公司分別設(shè)有材料及電芯研發(fā)中心和測試中心。A123在德國斯圖加特，設(shè)有面向歐洲客戶的銷售中心以及工程研發(fā)團隊。2016年，公司在捷克建立了高功率模組組裝工廠。去年年底，公司在英國建立了固態(tài)電池研發(fā)中心，與英國的科研院所以及汽車OEM一起開展固態(tài)電池的研發(fā)與應用。

萬向一二三股份公司基礎(chǔ)研發(fā)高級總監(jiān)許夢清博士

2015年磷酸鐵鋰粉末團隊成功研發(fā)出第二代材料——超級磷酸鐵鋰粉末材料。基于這個材料，A123研發(fā)出兩款高功率的電池，第一個是12V的啟動電源，第二個是48V的啟停電源。A123的48V體系技術(shù)比較先進，占據(jù)的市場份額也比較大。充電功率密度可達16千瓦時，放電功率密度可達15千瓦時。

此外，電池的工作溫度范圍也很寬，涵蓋-30到65℃溫度范圍。針對下一代產(chǎn)品，A123基于電池在高溫存儲過程中容量恢復率以及高溫循環(huán)性能建立了與日歷壽命的構(gòu)效關(guān)系。優(yōu)化配方，滿足不斷提升的認定壽命需求，可達十年以上。同時關(guān)注電池的低溫阻抗，性能超越客戶期望。

A123在高比能電池電解液的研發(fā)進展情況，主要基于兩個化學體系，一個是高鎳811和石墨體系；第二個是高鎳811和硅碳體系。對于高比能量電池大家都想到的是提高電池能量密度，使它的單次充電行駛距離達到400公里以上。當然除了對行駛距離有要求之外，市場和客戶還對電池其他的性能提出了更高的要求，如安全性能、快速充電能力等。電解液的研發(fā)工作對于電池正負極界面、安全性能以及快充性能等都具有重要的影響。

A123從以下三個方面去改善正極/電解液界面：第一是形成更加穩(wěn)定的正極界面膜，第二是抑制金屬的溶解，第三是鋰鹽的穩(wěn)定。

基于以上機理的分析，介紹了811/石墨化學體系應用效果，目前電池高溫45℃1C/1C循環(huán)了500圈（預期可以循環(huán)1600次循環(huán)達到80%容量保持率），DCR大約增長了13.5%。根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，預測該電池性能優(yōu)于客戶的要求。在零下十度以1/5C充電，1/3C放電的倍率充放電的循環(huán)，電壓范圍是3.0到4.25V，循環(huán)了150圈后容量衰減大約在4%到5%。同樣也進行了快充的循環(huán)，該電池在循環(huán)200圈后容量衰減3.9%，DCR增長4.4%，超過客戶的要求。另外，該款電池還滿足客戶在充放電過程中電池溫度不超過31.5°C的要求。除此之外，電池全部通過了全針刺、高溫過充電、熱箱、擠壓等安全測試，并且都在EUCAR3或者以下。

今年，A123北美研發(fā)團隊與美國IonicMaterials公司聯(lián)合在固態(tài)電池的研發(fā)中取得了一個比較重大的突破。

簡單介紹一下固態(tài)電池的研究進展情況，目前采用的化學體系是NCM811加上石墨，只是用固態(tài)電解質(zhì)把傳統(tǒng)的液態(tài)電解液取代掉。第二階段的目標是把負極換成硅碳體系，能量密度大約在300到350Wh/kg；第三階段的目標是把負極換成金屬鋰，能量密度可以達到400Wh/kg左右；到第四代產(chǎn)品就會采用新型的正極材料，再加上金屬鋰，能量密度可以達到400Wh/kg以上。

這項技術(shù)突破使得全固態(tài)電池有望在2024年大批量推向市場，固態(tài)電池在未來4-5年內(nèi)將具有巨大潛力。