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日产新田芳明:电动汽车电池发展前景
发布时间:2020-01-14 16:18
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1月10-12日,2020中国电动汽车百人会论坛在钓鱼台国宾馆隆重召开。本次论坛围绕“把握形势 聚焦转型 引领创新”主题,邀请政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表,就行业、企业、政策的转型与创新展开深度研讨。以下是日产动力电池首席专家,新田芳明在本次论坛上的发言:

日产动力电池首席专家 新田芳明

非常感谢,感谢欧阳教授的介绍。我非常荣幸能够参加今天的会议,来为大家介绍在电池这方面我的一些想法。

今天我想为大家介绍一下未来电动汽车电池发展的一些前景,我想为大家来介绍一下日产在电动汽车电池这方面的一些经验,以及我们过去十年当中的一些研究成果。然后我想再为大家介绍一下未来的一些发展趋势,一些预测,特别是对于电池以及充电技术未来的一些预测。我想这些对于我们的行业而言都具有重要的意义。

下面我们来看这一页为大家展示的是我今天演讲的四个主要内容,我们先来看第一条,日产在电动汽车电池设计方面的一些基本理念。对于日产而言,我们70年代就开始了纯电电池的设计,这个在当时就成为了非常先进的一个产品,后来我们又成功的来进行了更加先进的电动汽车电池的研发,在2010年的时候正式发布了商用化的电动汽车电池。在商业化正式启动以后,我们看到技术进步的流程更快了,速度更快了。后来在市场上我们又公布了一系列的产品,我们还不断的来进行技术的革新,来满足不同类型的电动汽车的需求。比如混合式的电动汽车等等,对于我们而言,我们希望能够以更加高效的、更加稳定的方式给电动汽车来进行电力的供应。

这张图表为大家所展示的就是我们LEAF电池它的销量情况,大家看到现在已经达到了44万左右的单位销量。这个只是LEAF这个模型的销量,如果我们看总体的数量的话,可能数量会达到50万以上。这一页为大家介绍的是帮助大家看看如何来更好的理解我们整个电池系统它的统一性,技术上的统一性,不管是从材料的设计还是电池的选择,它本身都考量了非常微观层面的一些需求,能够达到纳米级的层面。这样的设计都考量了电动汽车各个层面的功能,从而能够确保电动汽车整个运行效率安全性还有性能。这一页为大家展示的是我们PDCS电池开发的流程以及整个生态系统,大家看到这里展示的是我们的一个建模,在左侧,在右侧为大家所展示的是我们的测试项目。我们希望能够确保每个不同层级的性能都能够以整合的方式,以一种安全的方式、高效的方式来交付给我们的用户。这一页为大家所展示的是LEAFSOH具体的数据,我们看一下它的路测数据怎样呢,这些信息都是由日产的信息中心来进行统计的。我们看到这样的数据就能够帮助我们来跟用户进行更好的数据交互,这些数据会进行一系列的分析。比如我们可以去分析用户充电的习惯,以及电池的使用情况等等,从而帮助我们进行更好的售后服务和产品运维,能给未来新技术的开发提供更好的基础。

下面展示的是我们现在进行的电池性能退化这样一个预测,这个事实上对于电动汽车而言是非常重要的一个项目。因此,我们做了非常多的工作,在这方面,主要是从电池的层面来进行这样的预测。我刚刚也提到了,我们能够获得不同的情况当中的电池运行情况,比如在不同的温度情况下,还有其他的情况下,我们来去评估电池它的运行情况,从而了解到在什么样的情况下,电池能够实现最佳的性能。通过做这样的对比,我们把最佳值与实际值来进行对比,最终就能够以一种更加精准的方式来进行电池衰变情况的预测。

这一页为大家所展示的是如何来确保电池的可靠性以及安全性。这是非常重要的一个话题,对于我们而言,我们非常重视可靠性。我们对此有非常明确的基本的设定,对于从车辆层面,从电池组的层面,从模组的层面,从单位电池的层面都有非常明确的设计,而且我们会考虑到从机械的层面,从电力的层面,从热管理的层面,都会有相应的要素涉及到其中,我们都会来加以考虑。

这一页为大家展示的是我们对能源密度的一些基本的设计理念。对于我们而言,能源的密集程度越高,最终达到的性能越好,这一页为大家展示的图片就是我们在停车的过程当中所展示的不同能量密度,所展现出来的性能区别。这就是我们最重视的一个观点,对于市场而言,非常关注安全性。在未来销量也会因此而出现提高,第二个角度来说,我们也会看到从冷却系统的角度来说,需要去进一步得到提升。如果我们去减少电池的话,去做一些在能量密度方面一些牺牲的话,可能也不是一种最理想的做法。所以我们需要在使用电芯,使用更高能量密度的时候,如何能够再去做一些防火专门的设置,通过这样的方式能够提升整个电池包的性能,同时降低它的风险性。

接下来看一下新的聆风,这一页向大家介绍的就是尼桑聆风如何在过去十年当中从性能方面做了一些调整,在底下表格当中大家能够看到。最早是24千瓦时,现在已经是达到了60千瓦时。从电机角度来说,最大功率最早是80千瓦,现在已经达到了160千瓦。可以说这些性能都是实现了一个翻倍,这一页向我们展示的就是日产聆风续航里程的分布,现在我们也成功实现了续航里程的翻倍,这是相比于2010年的数据实现的。这一页向大家介绍的是我们的快充,从快充的角度来说,从左边图看到,从40千瓦时电池的角度来说,它的内阻已经是大幅下降,它的阻抗同时也在最大电流情况下得到了有效的降低,所以它可以有更长时间的最大电流充电。从24千瓦时到40千瓦时的电池包的充电提升,从电芯快充电流可以说是60千瓦时。

这一页向大家介绍的主要是电池技术在十年当中的一些发展,两部分,一部分是化学,另外一部分是模组和电池包。我们从材料的角度来说,作出很多提升,从设计的角度也作出了大量的提升。主要的目的就是希望能够确保我们彻底改变材料的方式,给我们带来电池性能上的提升,最早主要使用的是镍和锰,现在使用的是NMC加少量锰的电池设计,现在我们完全使用的是NMC电池。我们现在的模组设计最早是4电芯的模组,现在提升到了8电芯的模组,并且我们现在推出了最新的集成度更高的组合的模组。

接下来说一下未来电池技术展望,这是电池发展的路线图。这里我们能够看到从电池的角度来说,主要横轴向我们展示的是电池组的体积比例,纵轴向我们展示的是电池的能量密度,所以我们可以看到在未来我们能够在2025年的时候进入到红色的这两个区域,因为很多研究者现在都在研究如何能够去实现一些硅阳极这样一些新的技术突破。从能量密度的角度来说,我们也会看到当这些新概念产生之后,将会对能量密度的提升产生一个较大的促进。在一些适宜的情况下,我们甚至可以确保未来能够实现商业化。

这一页向大家介绍的是电池路线图,在安全得到充分考虑的情况下的一个情况,大家都知道日产实际上也是经历了很多的事件,同时也非常努力的在不断的提升消费者对电动汽车安全性的信任。为了能够实现这一点,我们在不断的加强能量密度的同时,大胆的采用新的材料,通过新的设计,来把一些安全功能同时得以保证和加强。是否可以在未来能够找到电池系统它能够帮我们实现1000瓦时/升,非常强大的功率。同时它的安全性又不会出现任何问题,这也是一个非常有挑战性的问题。同时我们需要从很多其他相关的,比如像交通情况,比如像温度情况等等其他因素的影响,是否能够达到这个标准,还是一个问题。

这一页向大家介绍的主要是使用我们的电解质方面的一些新的革命,使用这种固态的电解质,这也是由东京技术研究所的一位教授提出的一个新的技术。通过这种固态电解质的方式,能够实现从传统的液态电解质三倍性能的提升,在室温下就能够实现。这张图向我们展示的就是未来的电池技术的一些新的机遇,在左边大家能够看到图表当中提到了离子导电率具体的对比。红线代表的就是固态电解质,虚线代表的是液态电解质,这是两者之间的对比。在零下30度的情况下,从导电率来说,出现了固态电解质强于液态电解质的优势。在较高的温度下,比如100度甚至更高的时候,看到固态电解质依然能够很好的发挥作用,就像液态电解质一样。

这里向我们展示的一张图表,包括了对固态电池系统的一些预期,从这个角度来说,固态电解质将会如何从各个方面带来优势,首先我们从绿色的方式代表的是现有的技术,红色代表的是未来的可能性。我们能够看到这里存在一些技术的问题,需要我们加以注意。首先第一个技术关键的问题就是如何能够控制整个电池的同质化,能够在整个生命周期得到保证。从这个角度来说,就决定了电池日后的质量。同时,当电池在真正的安装到车上之后,是否能够满足车规级方面对电池品质的要求,也是一个重要的问题。日产我们也期待能够去找到好的合作伙伴,跟我们全世界范围内推动电池方面的革命。

最后总结一下,首先日产其实已经成功的把电动化的工作达成了。从这个角度来说,我们使得电池得以很大程度上性能提升,而且从安全的角度来说,尤其是这样。我们是用实践证明了,我们的设计和我们的研发能力能够确保电池应对各种风险。第二点就是我们推出了聆风60千瓦时的选择,能够给人们提供更高的功率、更远的续航里程和更短的充电时间。未来电池革命毫无疑问,对我们提升消费者满意度是至关重要的,而且日产也期待所有固态电池方面的发展能够在未来得到技术上的解决。最后感谢大家的认真聆听。谢谢!

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