【LNEC7】河南锂动PACK应用技术总监张贵锋：万次循环软包电池储能系统应用

2022年1月5-6日，由起点研究、起点锂电大数据、中国新能源企业家俱乐部主办的第7届中国锂电新能源千人大会暨锂电技术应用高峰论坛在深圳登喜路国际大酒店隆重举行。本届大会以“碳中和周期开启 智能电动加速度”为主题，围绕锂电池电芯、材料、设备、BMS、新能源汽车和储能等上下游产业链细分领域，以技术交流、趋势研讨和资源对接为重心，邀请1000+上下游企CEO/CTO/CMO等参加本次盛会。

在第一天下午举办的“锂电技术专场1：新技术新变局”专场上，河南锂动PACK应用技术总监张贵锋发表了《万次循环软包电池储能系统应用》的演讲。

图：河南锂动PACK应用技术总监张贵锋

以下为根据现场速记整理的讲话实录：

各位来宾、各位行业的专家、前辈们，大家下午好。非常感谢起点组织这样的一个盛会，大家有机会一起讨论锂电行业相关的新的信息、新的技术、新的知识，共同推动行业的健康发展。

我今天代表河南锂动跟大家介绍一下，我们是做软包锂离子电池，本次演讲的主题是万次循环软包电池储能系统应用。

提起“万次”比较有压力，因为锂离子电池循环万次有很多条件的，不是这个电池随便用可以做到一万次，相反要想达到一万次的目标，肯定在使用、制造、各个环节要遵循规律和相应的设计原则。

简单讲一下第一个主题是使用背景，万次循环为什么要搞这么高的循环寿命？我们在2021年以来年初可以看到电池碳酸锂，从年初到年终平均涨幅几倍，最低也有10几，对锂离子制造企业来说压力非常大，产品经过加工，我们对客户售价远远跟不上原材料涨价幅度，是目前制造企业的痛点，另一方面疫情的影响，能耗的双控，拉闸限电各方面对产业起到了一些不好的影响。

另外是质保要求五年、八年，甚至十年，锂离子电池循环寿命如果做不到高循环，如何面对这么长的质保是很大的挑战，储能的效益本身从高的次数换取足够大的能量转换，最终产生经济效应。

接下来简单介绍一下万次循环系统究竟怎么打造，从电芯的设计和生产加工PACK设计，多次运营管理维护，这是一个系统工程缺一不可，经过这几年相关研发，从电池使用来讲，要想把电池性能充分发挥出来，要把电池当作有生命的东西，跟人是一样的，人吃饱了有饿的情况，长期的状态是不利的，人在免疫力低的情况下会热会冷，锂电池也是一样，我们把它当作生命体对待，在生产加工应用维护，把他当做人，使用环境和方法统一起来，才有可能把电池做高高循环，这是从电芯的设备到运营维护是系统工程。

做好设计制造运维三维一体，好的产品是设计制造，相信大家做锂电池行业深有体会，设计牵扯到很多，首先是电芯从正负极材料选型，到添加剂、电解液、模组的加压设计，要施加一定的外部压力，使电池不容易膨胀，对于圆柱和方形来讲，使用不好容易胀气，会加快寿命的终结，产生一系列的加速寿命终结的负反应，到安全性设计、可靠性设计、处理机制、响应机制，简单是人、机、料、法、环，适应生产的人工和机器以及良好的装备，其次是原材料选择好的，来料检验要合格，高质量的原材料来制造好的电池是根本，人、机、料、法、环的经验，包括九四九的管理体系，在设计之初把过去数十年积累的经验教训，在应用什么方面出现问题，总结出来，在新的项目要规避这些曾经出现的问题点。

最右边是用人，比如电池要浅松浅送的环节，包括运营维护及时保养都是相辅相成的，下面分几个环节简单讲一下如何在使用过程当中对锂电池的寿命，有利于寿命提高的措施，电芯的设备有更深层的。

从陶瓷隔膜、人造石墨使用，所有的条件要建造平坦的高速公路，方便锂离子电池的嵌入突出，循环过程在高速公路上往返运动。最右边是一个实际的电池循环曲线，可以做到7500次，如果提高一些措施比如浅松浅放比较容易实现目标达到万次均衡。

软包电池适当加压有利于提高，可以防止因电池充电末期循环中后期，电芯厚度增加，电芯局部循环，除了内部制造短路的原因，有方方面面引起电池内部析锂，析锂的原因很多，有大倍率充放电，有低温充电，对能源电池长期来讲循环寿命不利，对于特殊处理高倍率的电池的影响。

中间的曲线可以看到实际运行的实验曲线，没有加压的循环，只是举个例子，红色的曲线在1063周的时候，电池在外部做了这样的加压的装置，来摸索外部加压对锂电池寿命有何影响，红色的曲线1063周的时候，同款电芯加压以后可以明显发现循环曲线的趋势发生了明显的好转，通过这样的措施，在PACK设计当中，适当给电芯施加压力，据研究表明电芯的充放电的点亮SOC在20%-80%之间，电芯对于外部的压力相对比较平缓，充电末期压力越大，如果外部的束缚力不够强，任由膨胀，时间久了有可能不可逆，内容相对恶化，锂离子通过的路径越来越困难，后面方方面面的熄锂会出现，从而影响循环寿命。

这个措施是浅松浅放，这个曲线是实际的实验室的曲线，红色的曲线0.5C，这条曲线表达了两个主题，一个是高倍率的充放电，对循环不利的。

同样电池对1C，还有80DOD的，黑色的是100%，一个是大倍率的循环，另外是循环深度对电池的循环寿命影响极大，我们可以看到在红色的曲线0.5C循环，如果循环深度从原来100%调整为80%的时候，可以看到红色的前7000周没有太大衰减，类似平坦的直线，在7000周以后有循环趋势。

这是浅充浅放有利于提高循环次数，大倍率的使用就像人吃饭狼吞虎咽一样，经常这样的话，对电池的应用肯定会出现不良的反应。

第三，创造良好充放电温度，做了常温和低温循环的储能，在0.5C充放，很快几百周就不行了，常温25度循环2000次可以轻松突破，从曲线可以证明创造良好的温度对电池的使用有多么重要。

多簇电源系统相对独立会增加系统的可靠性，这个讲的是应用，跟PCS大型储能接入方式，多通道多模块接入，PCS一种是单通道，这是电池簇一个模块分一簇，电池相对来说相互独立，其中一簇的问题，不至于影响整个系统的问题。

第二个接入方式，典型的单通道接入，电池很多簇组成，PCS只有一个接入端，整个管理方案复杂，要想和多模块使用来讲，比如如何防范设置，如何做绝缘检测分开，如果其中有一簇有问题，势必会造成整个系统的问题。

良好的EMS系统给储能系统锦上添花，自动化的维护、运行、故障报警、故障知路自动脱离其主要特点。可以看到每支电池电压，整个系统的各种参数，各种系统维护日志和报纸包括手机各方面的无人值守的良好人机交互的方式。

标准化的集装箱储能的内部构造图，基本上现在设计是标准化，标准电池簇、模块化搭积木的方式。

简单介绍一下河南锂动，在河南新乡注册资金3亿，前面打造的新的生产线主要是日本的韩国的主要进口设备，打造精良设备，保证设备的需要。

这是生产车间，还有实际产品的种类，从户外电源、家储、轨道交通、户外电源、牵引车等。

欢迎大家有机会到新乡到河南锂动相互交流，我的演讲完毕，谢谢大家。