比亞迪周貴樹：動力電池技術創新促進新能源汽車市場化

2020年8月13日至15日，“中國汽車論壇2020”在上海舉行。本次論壇由中國汽車工業協會(CAAM)主辦，世界汽車組織(OICA)和世界經濟論壇(WEF)唯一支持。本次論壇以“新變化、新挑戰、新理念——引領中國汽車新征程”為主題，緊扣時代脈搏，尋求突圍之道，緊緊圍繞“十四五”規劃，掌控宏觀產業形勢，分析全球汽車產業發展趨勢。其中，比亞迪股份有限公司-福迪電池上海動力電池R&D中心副主任周桂樹在8月15日上午舉行的“推進新能源汽車市場化”分論壇上發表了主題演講。以下為演講實錄:

比亞迪股份有限公司-福迪電池上海動力電池中心副總監周桂樹:孫先生有事我會代表他分享動力電池的創新。我簡單說一下，我們現在叫比亞迪福迪電池。福迪電池位于動力電池開發中心。我們是深圳的總部。深圳和上海是一體的，都是R&D中心。深圳更注重純電和高密度，上海側重混合動力和大功率。我是上海動力電池開發中心的周桂樹。很多專家都闡述了新能源汽車的市場化問題，特別是李主任，他講了很多關于電動汽車的問題。目前我們的新能源汽車整體情況是喜人的，但是也存在一些問題，更多的像是政策因素或者說發揮了很大的作用。總有一天，我們的政策會大規模下降或者推動自動化，我們還是要面對終端消費者。對于終端消費者來說，他們可能管理的核心問題，比如續航里程能不能高于燃油車，價格，安全性，都轉化為動力電池。如何以更高的能量密度和續航里程滿足我們的訴求，通過減少材料和能耗來降低成本？我來介紹一下比亞迪今年做的動力電池創新。這種創新可以分為六個方面。我們希望電化學系統、結構和制造都圍繞這三個方面展開。同時，在安全評價、試驗評價和方法創新開發方面進行全方位、多層次的創新。首先看電化學體系，比如材料。我們的能量密度和生命安全是關鍵。現在市場上有兩種主流體系，一種是三元，一種是磷酸亞鐵鋰。三元最早是從2012年開始的，也經歷了111，然后523，然后622。目前我們有兩個方向，一個是用高電壓，一個是811高鎳系統滿足我們未來超高密度的需求。價格需求方面，我們也在開展除鈷和無鈷的研究，還有更高的能量維度。我們正在開發NCMX系統。對于磷酸亞鐵鋰的研究，這也是我們最有優勢的項目。它唯一的缺點是能量密度低，但有很多方法可以提高它。通過我們多年來在材料技術上的進步，現在市場上的密度已經達到了160Wh/Kg，我們的新一代可能會達到190或更高。雖然其密度比不上三元，但具有安全優勢。我們會優化結構和體積，最終逼近三元。這是我們材料的具體化。對于磷酸亞鐵鋰，我們也經歷了一系列的研究，從微米到納米來提高我們的低溫性能。我們的納米壓實會有很多問題，所以我們做了很多技術研究。對于三元，為了應對高鎳帶來的膨脹，我們也做了大量的表面包覆、摻雜和二次粒子。負極系統或石墨系統，我們進行表面處理。在能量密度方面，我們的主要方向是人造的，在人造領域我們還有很多能量密度的工作要做。另外，我們也在做過氧化氫和負氧。對于其他方面，比如電機，基于溶劑體系和功能添加劑，我們會有一些體系，比如高低溫，我們也有耦合技術。像這種急流體和非流體的身體，我們更多的是陪襯，在這一塊已經瘦了十微米。整個行業的隔膜制造速度更快，其厚度……減少了大約一半。為了處理金屬異物或特殊要求，我們自己開發了超級安全涂料，滿足了一些高性能或不同性能領域的要求。基于以上，除了材料，我們有兩套系統供您選擇。比如超高能量密度用高鎳811系統，超長壽命用LFP磷酸亞鐵鋰系統，可以根據用戶需求切換。第二部分是結構創新，這意味著在傳統中，最左邊的VDA造型是熟悉的。VDA是由早期的主機廠共同制定的，它也為我們動力電池的推廣應用做出了很多貢獻。隨著逐漸發展，追求更高的能量密度，我們開始越來越簡化模塊設計，中間有一代叫590模塊，更簡潔。最后核心電子廠商還是在做CtP。我們相當于從VCtP到Pte的終極能量密度，體積更低，零件更少。不同的廠商也有不同的解決方案。我們比亞迪也推出了刀片電池VCTP的解決方案。總的來說，我們已經實現了幾乎40%的減少和零件的減少，這意味著50%的體積能量密度增加了，成本也大幅下降。在結構創新上，也有輕量化，也就是利用整車的能量密度，也有能耗一塊。我們想要輕量化的這個零件是什么？和我們的車輛安全防護有些矛盾。我們需要越來越高的來自整車和消費者的安全保護，如果要統一矛盾的話。一個核心是高度集成。在我們的刀片電子CtP中，我們做了大量的整合工作。比如在這個強度和密封上，我們采用了蜂窩的結果，本身很輕但是抗壓抗振能力很強。一般來說，極限耐壓是150 kN，我們可以達到450 kN。我們的IP67是該領域的頂級水平，但現在我們正在共同努力實現IP68。另外還有托盤，一般是底部的方形臺階。液體冷卻和加熱都占用空間并提高質量。我們這里集成了一個模塊，就是制冷、制熱、保溫的功能都放在一起。我們還在配電箱里集成了很多功能，既輕巧又小巧。在BMS中，像我們所有的BMS都是自主研發、設計、制造的。我們從2004年開始BMS的研發，已經經歷了三代升級。最早的分離設備布線很多，整個布局比較混亂，于是逐漸開始分布式和標準兼容。當然，我們現在在做什么？一個是集成了很多功能，不僅有BMS，還有繼電器和漏電報警，這樣體積會更小。此外，在新一代中，我們將大大增加內存，以便在SOA檢測中迭代一些復雜的計算公式和自學習功能，以提高準確性和檢測。然后就是上面說的結構創新，在流程創新上，像技術創新和智能、精益的結合。技術創新意味著高精度、高安全性和低成本。現在我們在配套系統上基本做到了2.0的精度。比如連接技術，一般來說有一個超聲波焊接和一個激光焊接進行連接，我們模塊連接的時候有一個螺絲連接。很難達到螺絲的一致性。我們可以在所有設備的螺絲系統中控制50%扭矩的輸入精度，在每個工位擰螺絲的時候這個數據直接傳到服務器后臺。在智能部分，我們可以在后期檢測電池在某個時間段的參數，以及它來自于哪些設備和原材料。這是我們技術創新的核心。說到安全，我們始終把安全放在第一位，比亞迪形成了七個維度、四個層次、五個方面的安全評價。涵蓋單體、模塊等所有基本短路模式，我們的安全理念在不斷升級。我們從被動安全做到了主動安全，被動安全是每個人的好理由。事故發生后，我有足夠的力量，比如裝載，防爆閥開啟，BMS懸掛。我們做的主動安全是什么？我們開始制作智能BMS，希望通過……測試我們的電視女士舉例，如果測試過程中有異常，這個時候有異常就要預警。另外，比亞迪的新能源汽車都有一個原材料數據，可以監控空調、檢測等。后臺服務器在運行時，會檢測運行速度、電池問題、電池電壓等一系列數據。我覺得這個數據方便我們有一些大數據預警。可靠性測試中，除了傳統的循環、振動、智能除濕，如何才能更貼近用戶和現實？對于用戶來說，往往是行駛過程中的記錄組合在一起形成一個復雜的工況，我們的測試評估或者壽命預測才更準確。基于此，我們還建立了一套非常全面的測試評估體系，主要涵蓋電芯特性、功率、耐用性、可靠性、安全性等除基本電池性能外的五大模塊。電池的基本性能和容量大小。除此之外，我們更注重可靠性和安全性。比如我們的內測，我們在一系列的刀片電池研發中建立了上百個測試，首先是可靠性，然后是安全性。在工藝方法創新的開發中，模擬驅動的模型，模塊和電子封裝的水平，以及我們工藝中不同分數和涂層的設計都是模擬。在這個過程中，我們發展了很多分析方法，比如對材料層的原位SRD，一些截面分析和3D重建，可以把一個電池極片做薄到幾十微米，我們也會分析孔隙分布。現在經過這些年的技術革新，我們已經形成了6S技術的新概念。這是從我們刀片技術研發的角度。6S指的是超級續航、超級安全、超級強度、超級續航、超級動力、超級低溫，可以達到600公里的連續行駛里程。實力就像我們剛剛做了一個大整合的蜂巢結構和底盤。在振動方面，遠遠超過了現行的國家和國際標準。超級動力不僅僅是加速，還有3.9秒超跑加速，30分鐘以上的快充，而且我們有很好的加熱系統，用戶不用考慮差價。6S概念形成后，我們一直在推廣其他車輛，比如比亞迪性能車，分為商務車和私家車兩個方面，還有專用車。我們正在做的是基于6S理念把安全放在第一位，通過材料和結構的創新解決里程焦慮問題，進而優化駕駛體驗。最重要的是創新材料和結構降低成本，進而實現智能化。我的報告到此為止。謝謝你。(注:本文根據現場速記整理，未經發言人審核。)2020年8月13日-15日，“中國汽車論壇2020”在上海舉行。本次論壇由中國汽車工業協會(CAAM)主辦，世界汽車組織(OICA)和世界經濟論壇(WEF)唯一支持。本次論壇以“新變化、新挑戰、新理念——引領中國汽車新征程”為主題，緊扣時代脈搏，尋求突圍之道，緊緊圍繞“十四五”規劃，掌控宏觀產業形勢，分析全球汽車產業發展趨勢。其中，比亞迪股份有限公司-福迪電池上海動力電池R&D中心副主任周桂樹在8月15日上午舉行的“推進新能源汽車市場化”分論壇上發表了主題演講。以下為演講實錄:

比亞迪股份有限公司-福迪電池上海動力電池中心副總監周桂樹:孫先生有事我會代表他分享動力電池的創新。我簡單說一下，我們現在叫比亞迪福迪電池。福迪電池位于動力電池開發中心。我們是深圳的總部。深圳和上海是一體的，都是R&D中心。深圳更注重純電和高密度，上海側重混合動力和大功率。我是上海動力電池開發中心的周桂樹。很多專家都對新能源汽車的市場化進行了闡述，特別是李主任，他講……很多關于電動車的。目前我們的新能源汽車整體情況是喜人的，但是也存在一些問題，更多的像是政策因素或者說發揮了很大的作用。總有一天，我們的政策會大規模下降或者推動自動化，我們還是要面對終端消費者。對于終端消費者來說，他們可能管理的核心問題，比如續航里程能不能高于燃油車，價格，安全性，都轉化為動力電池。如何以更高的能量密度和續航里程滿足我們的訴求，通過減少材料和能耗來降低成本？我來介紹一下比亞迪今年做的動力電池創新。這種創新可以分為六個方面。我們希望電化學系統、結構和制造都圍繞這三個方面展開。同時，在安全評價、試驗評價和方法創新開發方面進行全方位、多層次的創新。首先看電化學體系，比如材料。我們的能量密度和生命安全是關鍵。現在市場上有兩種主流體系，一種是三元，一種是磷酸亞鐵鋰。三元最早是從2012年開始的，也經歷了111，然后523，然后622。目前我們有兩個方向，一個是用高電壓，一個是811高鎳系統滿足我們未來超高密度的需求。價格需求方面，我們也在開展除鈷和無鈷的研究，還有更高的能量維度。我們正在開發NCMX系統。對于磷酸亞鐵鋰的研究，這也是我們最有優勢的項目。它唯一的缺點是能量密度低，但有很多方法可以提高它。通過我們多年來在材料技術上的進步，現在市場上的密度已經達到了160Wh/Kg，我們的新一代可能會達到190或更高。雖然其密度比不上三元，但具有安全優勢。我們會優化結構和體積，最終逼近三元。這是我們材料的具體化。對于磷酸亞鐵鋰，我們也經歷了一系列的研究，從微米到納米來提高我們的低溫性能。我們的納米壓實會有很多問題，所以我們做了很多技術研究。對于三元，為了應對高鎳帶來的膨脹，我們也做了大量的表面包覆、摻雜和二次粒子。負極系統或石墨系統，我們進行表面處理。在能量密度方面，我們的主要方向是人造的，在人造領域我們還有很多能量密度的工作要做。另外，我們也在做過氧化氫和負氧。對于其他方面，比如電機，基于溶劑體系和功能添加劑，我們會有一些體系，比如高低溫，我們也有耦合技術。像這種急流體和非流體的身體，我們更多的是陪襯，在這一塊已經瘦了十微米。膜片在全行業做的比較快，厚度減少了一半左右。為了處理金屬異物或特殊要求，我們自己開發了超級安全涂料，滿足了一些高性能或不同性能領域的要求。基于以上，除了材料，我們有兩套系統供您選擇。比如超高能量密度用高鎳811系統，超長壽命用LFP磷酸亞鐵鋰系統，可以根據用戶需求切換。第二部分是結構創新，這意味著在傳統中，最左邊的VDA造型是熟悉的。VDA是由早期的主機廠共同制定的，它也為我們動力電池的推廣應用做出了很多貢獻。隨著逐漸發展，追求更高的能量密度，我們開始越來越簡化模塊設計，中間有一代叫590模塊，更簡潔。最后核心電子廠商還是在做CtP。我們相當于從VCtP到Pte的終極能量密度，體積更低，零件更少。不同的廠商也有不同的解決方案。我們比亞迪也推出了刀片電池VCTP的解決方案。總的來說，我們已經實現了幾乎40%的減少和零件的減少，這意味著50%的體積能量密度增加了，成本也大幅下降。在結構創新上，也有輕量化，也就是利用整車的能量密度，也有能耗一塊。我們想要輕量化的這個零件是什么？有些矛盾……行動與我們的車輛安全保護。我們需要越來越高的來自整車和消費者的安全保護，如果要統一矛盾的話。一個核心是高度集成。在我們的刀片電子CtP中，我們做了大量的整合工作。比如在這個強度和密封上，我們采用了蜂窩的結果，本身很輕但是抗壓抗振能力很強。一般來說，極限耐壓是150 kN，我們可以達到450 kN。我們的IP67是該領域的頂級水平，但現在我們正在共同努力實現IP68。另外還有托盤，一般是底部的方形臺階。液體冷卻和加熱都占用空間并提高質量。我們這里集成了一個模塊，就是制冷、制熱、保溫的功能都放在一起。我們還在配電箱里集成了很多功能，既輕巧又小巧。在BMS中，像我們所有的BMS都是自主研發、設計、制造的。我們從2004年開始BMS的研發，已經經歷了三代升級。最早的分離設備布線很多，整個布局比較混亂，于是逐漸開始分布式和標準兼容。當然，我們現在在做什么？一個是集成了很多功能，不僅有BMS，還有繼電器和漏電報警，這樣體積會更小。此外，在新一代中，我們將大大增加內存，以便在SOA檢測中迭代一些復雜的計算公式和自學習功能，以提高準確性和檢測。然后就是上面說的結構創新，在流程創新上，像技術創新和智能、精益的結合。技術創新意味著高精度、高安全性和低成本。現在我們在配套系統上基本做到了2.0的精度。比如連接技術，一般來說有一個超聲波焊接和一個激光焊接進行連接，我們模塊連接的時候有一個螺絲連接。很難達到螺絲的一致性。我們可以在所有設備的螺絲系統中控制50%扭矩的輸入精度，在每個工位擰螺絲的時候這個數據直接傳到服務器后臺。在智能部分，我們可以在后期檢測電池在某個時間段的參數，以及它來自于哪些設備和原材料。這是我們技術創新的核心。說到安全，我們始終把安全放在第一位，比亞迪形成了七個維度、四個層次、五個方面的安全評價。涵蓋單體、模塊等所有基本短路模式，我們的安全理念在不斷升級。我們從被動安全做到了主動安全，被動安全是每個人的好理由。事故發生后，我有足夠的力量，比如裝載，防爆閥開啟，BMS懸掛。我們做的主動安全是什么？我們開始做智能BMS，希望通過BMS來測試我們的電視。比如測試的時候有什么異常，這個時候有異常就要預警。另外，比亞迪的新能源汽車都有一個原材料數據，可以監控空調、檢測等。后臺服務器在運行時，會檢測運行速度、電池問題、電池電壓等一系列數據。我覺得這個數據方便我們有一些大數據預警。可靠性測試中，除了傳統的循環、振動、智能除濕，如何才能更貼近用戶和現實？對于用戶來說，往往是行駛過程中的記錄組合在一起形成一個復雜的工況，我們的測試評估或者壽命預測才更準確。基于此，我們還建立了一套非常全面的測試評估體系，主要涵蓋電芯特性、功率、耐用性、可靠性、安全性等除基本電池性能外的五大模塊。電池的基本性能和容量大小。除此之外，我們更注重可靠性和安全性。比如我們的內測，我們在一系列的刀片電池研發中建立了上百個測試，首先是可靠性，然后是安全性。在工藝方法創新的開發中，模擬驅動的模型，模塊和電子封裝的水平，以及我們工藝中不同分數和涂層的設計都是模擬。在這個過程中，我們發展了許多分析方法，如材料層的原位SRD，一些截面分析和三維重建，…它能把一個電池極片做薄到幾十微米，我們還會分析氣孔分布。現在經過這些年的技術革新，我們已經形成了6S技術的新概念。這是從我們刀片技術研發的角度。6S指的是超級續航、超級安全、超級強度、超級續航、超級動力、超級低溫，可以達到600公里的連續行駛里程。實力就像我們剛剛做了一個大整合的蜂巢結構和底盤。在振動方面，遠遠超過了現行的國家和國際標準。超級動力不僅僅是加速，還有3.9秒超跑加速，30分鐘以上的快充，而且我們有很好的加熱系統，用戶不用考慮差價。6S概念形成后，我們一直在推廣其他車輛，比如比亞迪性能車，分為商務車和私家車兩個方面，還有專用車。我們正在做的是基于6S理念把安全放在第一位，通過材料和結構的創新解決里程焦慮問題，進而優化駕駛體驗。最重要的是創新材料和結構降低成本，進而實現智能化。我的報告到此為止。謝謝你。(注:本文根據現場速記整理，未經發言人審核。)

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