2022CHPB-5現場照片十張（左右滑動查看更多精彩）
導讀
2022年11月23日-25日，由中國化學與物理電源行業協會、中國電子科技集團公司第十八研究所共同主辦，先進電池材料/北京中聯毅暉國際會展有限公司承辦的《第五屆先進高功率電池國際研討會The 5th International Conference on Advanced High Power Battery》（2022 CHPB-5）在蘇州順利召開。本屆大會得到了中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所的特別支持，並由無錫先導智能裝備股份有限公司冠名贊助及藍科途、安普瑞斯（南京）、山東精工電子、長虹三傑新能源等贊助單位的大力支持。參加本屆大會的嘉賓來自國內外汽車產業、無人機、3C電子、電動工具、鉛酸電池、超級電容、鎳氫電池、鋰離子電池及系統Pack、鋰電池四大主材等配套相關設備等領域；共有200家企業單位，400餘位嘉賓出席了此次國際研討會。
在2022CHPB-5，Session7「混動車低電壓電源系統市場與技術新發展（12-48V）」分論壇主題上，來自寧德時代新能源科技股份有限公司，電芯產品開發部，牛少軍博士，做了「低壓用高功率鋰離子電池產品開發助力全面電動化」主題演講。
寧德時代新能源科技股份有限公司，電芯產品開發部，牛少軍博士
尊敬的各位嘉賓，大家下午好！特別感謝組委會的邀請，我今天演講的題目是《低壓用高功率鋰離子電池產品開發助力全面電動化》。大家對寧德時代有一些了解，我再簡單介紹一下。寧德時代2011年成立，2018年公司上市，主營業務包括：電芯、模組、電池包，電櫃、儲能系統及儲能電站等。公司的發展方向有三個，這個也是公司的戰略。我們希望第一能夠用可再生能源+先進的儲能電池替代固定化化石能源；第二用先進的動力電池替代移動式化石能源；第三希望以電動化+智能化為核心，做系統方面的集成，在市場應用上做一些商務模式的創新。為此持續在材料及材料體系、系統結構、極限制造以及商業模式四重維度突破創新。這是我們全球的布局，總部在福建寧德，有五個大的研發中心，有十三個生產基地，海外有兩個：一個在德國，一個在匈牙利。下面介紹一下電動化市場的趨勢，大家可以看到，從2020年開始，全球的電動化明顯加速。雖然有疫情，但是看疫情對它沒有什麼影響。從目前來看，中國市場大概今年能做到接近300萬輛車的交付，2025年是600萬，2030年達到1300萬；此外，歐洲和美國市場增速也很明顯。2021年電動化的滲透率是~20%，雖然很可觀，但是仍有80%的燃油車，這部分車怎麼實現智能化也是很關鍵的。我們的低壓系統是不是可以讓燃油車具備智能化？20%的電動化的乘用車內的低壓12V的鉛酸電池是否可替換為鋰電？這也是我們的使命：低壓高功率技術及產品的開發促進全面電動化。介紹一下不同電動化系統的功能，從12V到48V，中混的HEV、插混的PHEV，包括增程式混動EREV和純電動BEV。12V系統的一個主要功能是減少怠速，主電機功率大概是2-3kW，電壓現在普遍是12V，電量比較低，0.1-0.5度電，之前用的是鉛酸，目前鋰電普及的越來越多。
弱混48V就是為了更好的節油減排，節油率大概是10%~15%，早期有一些鎳氫，現在基本上是鋰電池。HEV跟48V差不多，主要功能是動能回收、停機滑行、加速助力。此外，跟一些主機廠的交流來看，有一部分車可以提供純電續航的，但是距離特別短，節油率比較可觀~30%，所以HEV在市場上的增速還是很可觀的。關於PHEV和EREV也是功率型的，但是功率跟前面幾個產品的相比差別還是很明顯的。今天重點介紹12V/48V/HEV，因為這些產品的功率power和energy的比值基本都在50以上，跟PHEV/REV/BEV的電池設計有很大的差別。
基於如上市場的需求及功能分析，寧德時代開發了多款低壓高功率產品，我重點介紹如下幾個比較典型的：HEV應用的：5.2Ah Prismatic，三元+石墨設計；48V布局了兩款，一個是8Ah三元+石墨設計，應用於P0和P1架構上的，另一個就是18Ah，適配於P2架構，能實現更高的節能降耗比；此外就是今天重點要跟大家介紹的12/24V應用的20Ah，這是一個Cylindrical的產品，採用磷酸鐵鋰設計。進一步介紹一下電動車用12V的應用分析。12V鋰電為什麼成為一個趨勢？有很多原因，一個原因就是當前鉛酸電池重量非常重，在乘用車大Pack的開發過程中，主機廠很多時候會為了幾公斤的減重反覆的優化設計，如果在12V 小Pack這裡減幾公斤，其實也是很可觀的；二是來自歐盟ELV禁鉛的法規，禁鉛令要求很嚴格；三是壽命，鉛酸電池壽命只有2~4年，且很難預測，經常無徵兆的啟動不了。如果在歐洲，車突然啟動不了，叫一次拖車的費用約500歐元，這也是推動鉛酸電池轉向鋰電池的很重要的原因。此外，就是電動車新的功能要求，例如功能安全等級，電動車將來會走到L3以上的自動駕駛，對功能安全的要求是很高的，另外還有軟件升級、安全駕駛，緊急靠邊停車、e-call、數據傳輸和通訊等功能，這些功能都需要更強的供電能力。跟鉛酸電池比，鋰電池有很多不可替代的優勢，比如說體積很小大只有鉛酸的1/2，重量比較輕，10年以上的壽命。但是鋰電池也有不足的地方，例如現在-20℃放電是可以的，有部分客戶期望-40℃下也可以支持安全駕駛的功能。提到自動駕駛，我把自動駕駛介紹一下。目前來講，自汽車電動化之後，自動駕駛迭代的速度明顯加快，自動駕駛分6個等級：L0/L1/L2/L3/L4/L5。現在燃油車基本上都是L0，靠駕駛員主導，當然這裡面也增加了一些輔助功能，例如盲點檢測、車道偏離預警之類的。電動汽車基本處在L1和L2，增加了部分系統駕駛的功能，比如說自適應續航、自適緊急制動、換道輔助、自動泊車、路口自動剎車的功能。從我們最近一年跟主機廠的交流，在2024年之後有很多主機廠會推出L3、L4以上的自動駕駛車輛，很明顯的特點就是對功能安全的需求提高了很多，基本上要求從ASIL B級功能安全提高到ASIL D級功能安全，功能幾功能安全的升級對整個低壓電池包的設計要求會提高到另外一個高度。自動駕駛對整車功能安全的要求在ISO26262裡面有詳細的規定，針對L3以上的自動駕駛，要求ASIL C級以上功能安全的有：主動懸掛、安全氣囊、引擎管理（防失控加速）、專項助力及防抱死剎車系統，剛才海拉的同行也講硬件的失效率要做到10fit，這個是要求很高的。12V鋰電池能助力xEV實現鉛酸電池不具備的很多功能，除了常規的低壓供電、高壓喚醒之外，增加了緊急工況靠邊停車（假如在高速路上高速行駛時，突然高壓PACK壞了，低壓系統怎麼提供助力安全的靠邊和等待救援時值觀重要的），、換電（換電過程中是需要低壓系統供電支持低壓器件的運行）、還有OTA升級、上傳監控數據、整車靜態功耗、功能安全等。
基於如上需求及功能，寧德時代開發了一款12V的系統產品，單體20Ah，1P4S，電量是0.26度電，壽命八年以上，重點比較輕（約3.3Kg），手提都很方便，跟鉛酸電池差別很大。另外就是具備ASIL B級功能安全，L3自動駕駛以後，普遍的解決方案就是雙包+雙DC實現ASIL D級功能安全的要求。下面介紹一下這個12V系統的性能，我們選了40Ah的鉛酸做對比。重量鉛酸電池包大概是11.6公斤，鋰電差不多是3.3公斤，一個手拿着都很輕鬆，尺寸小很多。鋰電池環境友好，在持續放電、cold cranking、倍率放電和倍率充電等性能方面也遠好於鉛酸。鋰電的壽命相當好，基本上可以做到1萬次以上，鉛酸電池100%DOD只能跑到1000次循環，整個壽命周期的成本核算，鋰電是具備優勢的。最後總結一下，低壓用高功率是全面電動化必不可少的一部分，一是燃油車也要實現智動化，二是電動車對功能安全等級有更高要求。剛才也講了低壓12V鋰電的優異特性能讓電動汽車操控性能和自動駕駛性能等級更高一些。目前這個12V產品已量產，為多家主機廠供貨。但是我們也看到，低壓12V鋰電化之後，原來的一些針對鉛酸12V的標準部分測試項已不再適合，現在我們在推動行業的行標建設，希望行業同行都加入標準建設裡面來，設計更規範一些。總之，低壓產品的開發能夠讓全面電動化加速。
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