动力锂离子电池现状、安全性及寿命评测 (1).ppt
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1、杰 1 汽 动力锂离子电池现状、安全性及寿命评测 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en 2011汽车动力电池国际研讨会 INET, Tsinghua University 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 1 腾 务 w. to ev t. com 内容 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en 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 Institute of New Energy Technology
2、, INET, Tsinghua University 1 腾 清华大学核研院锂离子电池实验室介绍 务 w. to ev t. com 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en The Great Wall Ming Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua University Less than 50 minutes drive 45 km The Institute Tsinghua Beijing Institute of New Energy Technology, INET, Tsin
3、ghua University 1 腾 务 Tombs w. to ev t. com Lithium ion腾会 车动 杰 11汽 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 2 R&D0 battery 务 Fuel Cell w. to ev t. com 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 燃料电池实验 室 1
4、 腾 务 w. to ev t. com 杰 1 汽 学术带头 人:姜长印、万春荣 会 车动 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、 w 力 .g 池研 op 讨会 ve 研究骨干(硕士):武玉玲、冯丽娟、张丽春、孙文婷、陈敏 .c 实验室技师:陈克勤、常彩霞、李智敏、康建峰、杨兆卫、史波 锂离子电池实验 室 20 1 腾 务 王 莉、任建国、李建刚、高 剑 et -e nt 博士生、硕士生:10-15名 Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University om 锂离子电池研究概况 杰
5、1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 材料合成,机理诊断,电极/电池工程化,数学模型 p- 讨会 ent. 电池 模型 Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 从纳米尺度到微米尺度,再到毫米尺度 性能 电极 结构 电池 结构结构 材料合成 材料修饰 表面/界 面化学 新工艺 新材料 安全性 长寿命 电极制造 电池制备 电极 模型 高性能 锂电池 电极 模型 1 腾 务 负极 正 极 w. to ev com 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en 动力锂离子电池的现状 I
6、nstitute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 1 腾 务 w. to ev t. com 目前市场上的混合动力车 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University Toyota Highlander Lexus RX400h Honda Insight Lexus GS450h Toyota Camry Honda Civic Toyota Prius Honda Accord
7、 Saturn Vue Chevy Silverado Ford Escape more and more 1 腾 务 w. to ev t. com 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en 混合动力车 ELECTRIC ACCESSORIES PETROLEUM ONLY 76hp gasoline engine, 67hp electric motor, 1.5kWh battery Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 1 腾 务 w. ADVANCED ENGINE to
8、 ev t. com 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 Fuel Flexibility p- 讨会 en 插电式混合动力车 ELECTRIC ACCESSORIES ADVANCED ENGINE PETROLEUM AND/OR ELECTRICITY BATTERY RECHARGE 76hp gasoline engine, 67hp electric motor, 9.0kWh battery (30mi) Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 1 腾 务 w. to ev t.
9、com Percentage of Vehicle Fleet In Use (%) Cumulative Fuel Consumed (gallons) 510152025 00 10 5 15 20 25 30 Time of Day (hr) Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 0 30 100 50 150 200 250 300 PHEV40 8647 total miles driven 共行驶8647英里 58 mpg & 140 Wh/mi PHEVs: 40% reduction in o
10、perating costs $500 annual savings 37 mpg 76 mpg & 211 Wh/mi Assumes $2.41/gal and 9/kWh $1.58 $1.21 $2.48 $3.45 $0.48 $0.72 - - 5.4 5.1 6.5 9.1 PHEV20 PHEV40 HEV CV 混合动力车的实际节 油效果 1 会 w. 40 400 Conventional 35 350 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en E-Transportation is the most significant technological revol
11、ution 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 电动车对动 力电池的需求在持续增长 腾 务 w. to 20 杰 1 汽 1 ev t. com 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 MW reserve power plants. 兆瓦级储能电站。 ev t. Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua Unive
12、rsity 钛酸锂电池移动储能电站 Electrovaya, International Battery, Ultralife, Valance, Saft. BYD 磷酸铁锂电 池固定储能电站 规模储能是动力电池的又一重要市场 腾 务 Manage fluctuations in electricity demand. 平抑电网波动。 w. to Manufacturers to take a part: A123, Altairnano, Enerdel, 20 杰 1 汽 1 en com 会 车动 ww 力电 ge 池研 different cell models.t e讨会 120
13、different cell models n o Ultra High power 超高功率(20C)- 19 manufacturers,. 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). Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 动力电池的现状 杰 2011汽 High power 高功率(10C
14、)- 84 manufacturers, 1500 op- 腾 务 w. ve t.c m 中日韩在动力电池制造方面占支配 腾 务 车 力 地动 位 杰 1 汽 20 w. 电池 to 研讨 ev 会 t. Far-East manufacturers dominate the market 台湾 Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 1 会 ww ge p- en com 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 en Pouch . mco Institute of New Ener
15、gy Technology, INET, Tsinghua University 动力电池的包装方式 Prismatic cells 较好的传热 安全性好 使用寿命长 1 腾 务 w. to ev t cells Cylindrical cells CellSize mm Cap Ah Cycle life Temp range Weight gr Weight energy density Wh/Kg Volume energy density Wh/L p - Weight constant power density W/Kg 会 Volume ev en powert. co m de
16、nsity W/L A123- AHR18700M1UL TRA D=18 L=70 0.71000to 90% -10to 100 38601291085523169 A123- AHR32157M1HD D=32 L=157 101000to 80% -30to60 3041082611085526148 Saft- VL12V D=47 L=173 12 500to 80% -30to60 64067144843718000 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 功率最高的磷酸铁锂电 池 See also Institute of New Energy Technolog
17、y, INET, Tsinghua University 1 讨 腾 务 w. to Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University Beijing China Powerel 北京中润恒动电 池有限公司 850 x 560 x 71 200500 to 80% ?7000102211028213 Lionik 深圳市龙锂实业 有限公司 255 x 145 x 55 100500 to 80% -20 to 60 360010518610551868 单体电池容量最高的高功率动力电池 腾 务 w. Cell Size
18、Cap Cycle Temp Weight Weight Volume t mm Ah life range gr energy energy power density density density density Wh/Kg Wh/L W/Kg W/L 杰 2011汽 t. CellVCap Ah Cycle lifeto 80% Weight gr Weight energy density Wh/Kg Volume energy density Wh/L 务 Weight力 ww powerw. ge t density W/Kg Volume power op-density 研讨
19、会 ev W/Len Advancedbattery factory1201007 3.31.2100043922395525m 14372 Q-LiteIndustrial ICR18650HH 3.71.35004012027530066885 CENSEnergyTechCo 18650P 3.21.12000457821228447742 AmericanLithiumInc No-P.N 3.21.5200034.314029027985806 HenanBideliEnergy ICR18650P 3.71.45003813630627266129 Samsung INR18650
20、-15R 3.61.55004512032620005443 杰 1 汽 20 会 车动 功率最高的18650电池 High competitive market with almost 50 different cell models Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 1 腾 CellVCap Ah Cycle lifeto 80% High oper. Temp. c Weight energy density Wh/Kg Volume energy density Wh/L Weight power
21、 density W/Kg Volumeen t. c powerom density W/L Saft VL32600-125 4.2420012512325961129 AdvancedBattery Factory 3.2v/60ah 3.660300090801276661060 杰 1 汽 20 会 车动 ww 力电 ge 池研 p- 讨会 操作温度最高的动力电池 EV needs batteries with up to 80C high temperature operating range m Institute of New Energy Technology, INET,
22、Tsinghua University 1 腾 务 w. to ev CellI.DWh/Kg Charge Rate Cycle Life GPLbattery,GE- 32AH-02,32AH 939.38C500 GAIAUHE-341440, 7.5AH 8416C500 ToshibaSCiB6511.9C6000 StandardChargeQuickChargeFastCharge 务 力 UltraFastChargeww w. 2C10C 杰 1 汽 20 会 车动 to 研讨 ev 会 t. 快速充电动 力电池 短问题的最经济的方法。road charging statio
23、ns. Current Market Ultra fast charging cell Ultrafast charge Station Institute of New Energy Technology, INET, Tsinghua University 1 腾 电池 p- en co 快速充电 (up to 5 min, 80% capacity) 是解决电动车续驶 里程 m 杰 1 汽 20 车 会 务 动力 w. 电池 to 研讨 ev 会 t. Toshiba Super Charge Lithium Ion Battery - SCiB Lithium Manganese ox
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