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CFIC2020赵瑞瑞:适合消防安全应用的电池电源方案

http://www.fire.hc360.com2020年11月19日15:05 来源:慧聪消防网作者:赵瑞瑞T|T

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    10月15日,惠州亿纬锂能股份有限公司固态阴极技术中心技术总监赵瑞瑞博士受邀出席CFIC2020中国消防安全产业大会,并发表《适合消防安全应用的电池电源方案》为题的主题演讲。赵博士介绍到亿纬锂能专注于发展高端锂电池,拥有锂原电池、小型锂离子电池、动力储能电池及系统的核心技术,致力于为全球物联网、能源互联网提供绿色高能、安全可靠的电源解决方案。她表示对于独立式烟雾电源方案中存在的使用年限不足、高温劣化、频繁更换电池、内阻增长迅速的行业痛点,亿纬锂能已具备完善的解决方案,并具备三大优势。

惠州

惠州亿纬锂能股份有限公司固态阴极技术中心技术总监赵瑞瑞博士 

    2020年10月15日,由慧聪消防网、慧聪应急产业网主办的CFIC2020中国消防安全产业大会暨(第十三届)消防行业品牌盛会颁奖盛典在京隆重举行,来自消防领域10多个权威机构和500多个企事业单位代表,齐聚消防年度盛会,凝聚行业共识,探索消防产业在新变局中的长远发展,为推动消防行业的高质量发展贡献力量。

    以下为演讲实录:

  尊敬的各位领导、各位嘉宾,大家下午好,现在由我为大家介绍亿纬锂能针对消防安全的的电源解决方案的主题报告,我是来自惠州亿纬锂能股份有限公司固态阴极技术中心的赵瑞瑞,为什么叫固态阴极技术中心,因为这个技术中心成立初衷是研究所有固态锂电池的正极材料,所以研究到最后,亿纬锂能发现从性价比、安全,可靠和适用性方面综合考量,二氧化锰电池更适合在消防行业推广

    我的报告分以下几个部分,首先是亿纬锂能公司产品的介绍,这里主要介绍我负责这部分内容,主要是二氧化锰电池,另一方面介绍全方位的智能消防电源方案,亿纬锂能创创人刘金成博士说过一句话:“目前的5G的物联网对亿纬锂能来说是一个很好的机遇,亿纬锂能公司是恰逢其时,芯片是这个方案的大脑,亿纬锂能是整个方案的心脏。”所以亿纬锂能公司的愿景是为:为5G的物联网市场提供电源解决方案。

    对于独立式烟雾电源方案中存在的使用年限不足、高温劣化、频繁更换电池、内阻增长迅速的行业痛点,亿纬锂能已具备完善的解决方案并具备三大优势:

    其一,全自动化产品线保证产品一致性,良好的装配环境,严格控制水分,实时在线X-RAY监测;

    其二,稳定设计体系保证长期寿命/低自放电率;

    其三,功能性添加剂保证电池输出能力,抑制歧化反应发生减少电池高温劣化。

    01.亿纬锂能公司产品的介绍

    亿纬锂能主要专注于发展高端锂电池,亿纬锂能产品广泛用于物联网和能源互联网方面,亿纬锂能于公司2001年成立,2003年开始做锂电池,亿纬锂能公司成立之初做手机电池,当时为什么2003年决定做锂原电池?

    一方面因为国内对锂原电池较大的市场需求,但是没有匹配这个需求相应的公司;

    第二个原因亿纬锂能的创始人刘博士创立公司之前一直做原电池这方面的研究,所以刘博士决定发挥自己的专业所长,专注锂原电池这方面。

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    2009年公司的锂原电池在市场上占据一定地位,在此领域做出了很大的贡献,将国内锂原电池的采购渠道由100%的国外进口产品切换成100%国内的产品,亿纬锂能借助于锂原电池产品于2009年上市,2010年开始涉足锂离子电池,当时正好赶上电子烟的市场,所以亿纬锂能锂离子业务发展迅速。

    2011年,因为5G物联网有一个信号传输的功能,锂亚硫酰氯电池因钝化特点,较难长期进行大电流脉冲输出,这是它的一个本质的物理特性,也是锂亚硫酰氯电池长寿命及低自放电率的主要原因,所以2011年开发的电池电容性匹配锂亚硫酰氯电池应用解决电池的传输问题,目前ER+SPC的组合电池在市场上有近10年的应用经验,得到市场一致认可。

    2015年亿纬锂能做动力储能系统,起步虽然晚,但是亿纬锂能因具有产品技术积累及创新人才及能力,快速响应市场,公司目前已与BMW/Daimler等公司建立长期合作

    2019年亿纬锂能推出豆式电池的产品,满足蓝牙快消市场需求。总之亿纬锂能抓住上帝之手借助公司高质量发展平台及创新能力,提升亿纬锂能整个产品的可靠性,拓宽产品的市场。

    公司的研发创新成就了现在的亿纬锂能,目前有40名博士,近1000名研发工程师团队,并且和高校和科研机构保持很好联系,如武汉大学,我来自武汉大学,亿纬锂能创始人刘博士也是毕业于武汉大学,武汉大学实验室跟亿纬锂能已建立长期合作关系,包括人才培养,包括项目的合作等。

    公司有1700项国家专利,其中四项获得专利优秀奖,两次获得广东省科学技术一等奖,2019年获得轻工联科学技术发明一等奖。借助于物联网和工业互联网的平台以及亿纬锂能敏捷的市场定位及战略布局,公司实现每年50%以上的业绩的增长,从这个数据上看,动力储能是发展比较迅速的一个部门,消费和锂原电池也稳步增长的过程中,另一边是亿纬锂能产品的应用领域,锂原电池的应用领域主要有智能表计、智能安防、智能交通等,目前智能表计市场,80%的电池都来自于亿纬锂能。

    另一方面是共享经济,智能交通及汽车电子等领域,共享经济典型是OFO,当时OFO基本上是亿纬锂能的电源方案,智能交通最典型是ETC,去年60%、70%用的是亿纬锂能公司的方案。

    锂离子领域,亿纬锂能赶上电子业行情,所以亿纬锂能当时的定位是做细分市场龙头,所以这几个细分市场都做的还可以,保证公司业绩稳步增长。

    动力储能领域,比如说电动工具领域,虽然是起步晚,但是现在全球前三的电动工具厂家用的是亿纬锂能的产品,老板说过,不夸张的讲,亿纬锂能的18650的产线在国内配置最好的全自动生产线。

    1.锂原电池产品

    亿纬锂能目前的锂原电池如下体系,在这些体系中,锂亚硫酰氯电池是所有锂原电池里面能量密度最高。二氧化硫电池产品市面上并不多见,比较常见的是氟化碳和二氧化锰电池,二硫化铁电池公司停止开发,原因在于二硫化铁纳米状的铁容易形成爆炸,所以亿纬锂能的业务主要集中在二氧化硫、氟化碳、二氧化锰这几方面,目前亿纬锂能的锂原电池全球销量第一。

    另外氟化碳和二氧化锰,氟化碳因为成本较高,一公斤的氟化碳效成本要5000多块钱,所以一般的产品用不起,现在用的比较多的是锂二氧化锰电池,锂二氧化锰电池的材料来源环保、性价比高,产品的形状及性能多样化,国外商超有很多这样的产品,国内这几年也在慢慢的起步,用来做物联网的方案。

    2.烟雾报警器产品

    烟雾报警器产品,亿纬锂能研究的比较久,松下公司分析了国内外锂二氧化锰产品的优劣势,研究结果表明,容量、成本方面,国内外电池相差不大,差距主要集中在两个方面,一方面,电池经过高温储存后,性能会有大的衰减,表现为放不出来电,或者工作时间缩短了一半,另一方面是可能用的时候还没有问题,用了几年之后发现这个电池放不出来电了,表现为后期内阻急剧升高至Ω级别,亿纬锂能从原理上对产生上述的原因进行了分析,锂二氧化锰电池放电过程中,发生电化学反应,生成产物为三价的锰酸锂,锰酸锂的缺点是三价锰在有酸、水或者高温的条件下不稳定,然后它就溶解变成二价锰或者四价锰,这些锰游离到负极表面沉积,导致内阻上升,这个是这个产品本身特性,这也间接的说明为什么市面上很少有厂家单独使用锰酸锂的材料,在这个背景下,对锂二氧化锰电池进行加速高温评估或者使用,对亿纬锂能整个电池的制造和控制水平提出的较高的要求,对电池的体系稳定性要求更为严格,需要较长时间的研究及评估。

    目前公司针对上面的问题,从以下方面入手,一方面是实现全自动的生产,严格控制水分,实现实时在线X-RAY检测,保证产品质量,另外一方面就是体系的稳定性,这个要花功夫慢慢研究,这样才可以保证电池长期的寿命。亿纬锂能对电池的添加剂进行充分研究,抑制歧化反应发生,减少电池内阻增长及高温劣化。

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     针对烟雾报警器市场,亿纬锂能从客户及行业需求出发,总结了这些产品的应用特点,从电池的应用环境,使用电流大小及时长,所需电压平台,电池寿命要求等方面,研究电池评估方案。

    02.亿纬锂能总结的研究方案如下

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    一.微量热仪测试:微量热仪的原理是将电池放入绝热的环境下,通过检测电池自身放出的热量,来评估电池容量损失,从而计算电池自放电率,目前只有亿纬锂能公司有这样一款设备,这个设备比较贵,大概1、2百万,同时也说明了亿纬锂能比较重视及支持电池在不同的工况上研究这块;

    二.稳定性:电池在不同的温度下存放,评估电池体系稳定性能,三是脉冲输出能力,模拟烟感实际应用场景,另外一方面就是安全可靠,亿纬锂能依据IEC和UL标准评估电池安全性能。

    微量热仪的测试结果表明,亿纬锂能现在的锂二氧化锰产品自放电率可以做到1%以下,因为亿纬锂能用的工艺或者材料都是对标国际知名同行,这就是行业里面代表先进的水平,什么叫自放电率?就是电池在一定的环境中存放一年容量损失的百分比,同时,亿纬锂能进行了60天的储存实验,储存测试的结果与微量热议的测试结果一致,同样表明,电池的年自放电率<1%。

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    因大部分电源在使用的时候,都会有一个微小的背景电流,所以稳定性方面,亿纬锂能采用60℃带载储存200天来模拟十年的寿命,测试结果表明,200天之后电池的OCV及内置均较平稳,说明电池内部体系稳定,不存在高温劣化问题,这也是亿纬锂能锂二氧化锰电池优势之一脉冲能力方面,亿纬锂能在不同的温度下,放电不同的深度后进行300mA1S的脉冲能力评估,(300mA模拟目前烟感通用的电流),从这个结果,CR17450和CR2/3AL电池可满足烟感行业的要求。

    安全性能方面,目前国内同行进行UL认证的较多,但同时具备IEC的认证同行比较少,因亿纬锂能在给全球最大的电池的经销商做代工,吸取了国际公司的优点及政策,更加关注电池的安全性能,尤其是电池本征的安全,从材料体系的设计源头规避电池安全风险,这也是亿纬锂能锂二氧化锰电池最大优势之一。

    总结来看,针对烟感行业,目前亿纬锂能主推以下型号,尤其CR17450这块,这个产品输出能力相对比较长一点。CR123A产品在给国际知名企业在批量生产,品质有保证,另外CR2/3AL和CR17450L,这两款电池的更加关注安全性,长寿命,主要这对独立式烟感开发。

    这个全方位智能消防电源方案,首先是锂原电池助力消防物联网领域的应用,也是公司发展业务的源头,其次是储能的电池系统,这个在亿纬锂能公司内部也有很多应用,比如停电的备用电流,以及刚刚讲的应急照明这块,另外动力系统可用于新能源消防车,数据终端方面,亿纬锂能目前在基站领域在跟华为的进行深入合作。

    亿纬锂能始终坚持以技术创新驱动发展,凭借国际化系统化的强大研发团队,自动化信息化的先进制造技术,及丰富的行业经验,助力客户实现智慧消防产品创新,不断创造行业新价值,守护安全未来!

    我的分享到此结束,谢谢大家!

责任编辑:张媛媛

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