派能科技自成立至今,逐步掌握从电芯到系统集成的全产业链核心技术,具备储能电池系统的先进生产工艺及品质管理能力,截至2020年,累计形成17项核心技术,均为自主研发取得。
公司现有核心技术中能够衡量公司核心竞争力或技术实力的关键指标、具体表征、与同行业公司的比较情况以及技术先进性情况如下:
以下为技术详情
(1)纳米功能涂层技术
该技术提供一种铝箔集流体与电极涂层之间的纳米复合导电涂层及其工艺。应用该技术可降低电极材料与集流体之间的界面接触电阻、增强电极涂层的附着强度,从而显著降低电池内阻、改善功率性能、降低充放电过程的温升、提高电池循环寿命。
该技术从涂层浆料配制到涂层涂布工艺完全由公司自主研发,综合性能优于国内外同类涂层产品,同时具备成本优势。
同行业企业主要从市场上外购导电涂层铝箔或涂层浆料,公司该项技术涵盖涂层浆料配方、浆料配制、涂层涂布工艺等关键环节,处于国内领先水平。
截止目前,公司对该项核心技术采取保密方式维持其独占性,未申请专利。
(2)先进负极水系粘结剂的应用技术
该技术提供偏向电池某些功能特性(如耐高温或低温)的粘结剂选材依据,并开发相应的匀浆涂布工艺。应用该技术可以改善负极浆料的稳定性,抑制粘结剂在极片中的迁移,从而控制极片纵向孔隙率的均匀性,防止电极因粘结剂脱落和局部极化过大造成电池循环寿命下降。
同行业企业重视并开展粘结剂应用研究的较少,公司该项技术对于提升电池的循环寿命具有重要作用。公司该项技术已取得的专利情况如下:
(3)功能型电解液技术
该技术提供一系列应用于磷酸铁锂电池的功能型电解液配方,使应用该电解液配方的电池在平衡综合性能的前提下具备某些特色性能(如长循环寿命)突出的特点,从而实现不同功能、满足不同的应用需求。其中,长循环型电解液满足0.5C倍率下循环寿命达到10,000次,同时能量密度不低于160Wh/kg。
同行企业以外购标准化电解液为主,公司该项技术实现电解液配方自主可控,且性能优异。公司该项技术正在申请的专利情况如下:
(4)高倍率磷酸铁锂电池技术
该技术基于公司对高倍率型纳米磷酸铁锂材料合成与制备技术的深度理解,综合应用纳米功能涂层、高倍率电解液等技术,克服了磷酸铁锂电池倍率性能较差的缺陷。
该技术包括低温高倍率、高温高倍率、高倍率长循环等多个应用方向,其中低温高倍率电池满足-40℃以0.5C放电率达70%以上,相比传统磷酸铁锂电池同等条件下30~50%放电率水平大幅提升;同时满足40C持续放电,高倍率下的循环寿命可达5,000次以上。
同行业产品同时满足低温高倍率并兼顾高倍率下长循环寿命的较少,公司该项技术处于领先水平。公司该项技术已取得及正在申请的专利情况如下:
(5)一种先进浆料的制备技术
该技术应用于磷酸铁锂电池生产过程中正负极浆料的分散制备,采用捏合式预混加高速分散两步法匀浆工艺。
相比传统行星式搅拌一步法匀浆工艺,该技术可有效避免活性材料与导电剂的团聚,提高电极涂布的均匀性和一致性,减小电池极化,从而显著提升电池的电性能、一致性及循环寿命;同时,该技术优化工艺流程,显著提高浆料分散效率,减少溶剂使用量并节约能耗。
公司该项技术已取得的专利情况如下:
(6)电芯水分高效烘干技术
该技术采用接触式超高真空烘烤工艺,相对于传统的鼓风式真空烘烤工艺以辐射和对流方式传热,该技术主要以直接传导方式进行热传递,可大幅提升电芯烘烤效率、降低水分含量,从而有利于改善电芯的循环寿命和电性能,并降低生产能耗。
公司该项技术可将注液前电芯水分控制在300ppm以下,公司该项技术正在申请的专利情况如下:
(7)软包电池表面整形、除皱及电极界面改善技术
该技术系统整合了高真空注液、高温加压化成、立式二次抽气封口等工艺,是公司自主开发的从注液、陈化、化成到二封工序的一整套针对软包电池表面整形、除皱及电极界面改善的技术方案。
应用该技术可促进电解液对极片与隔膜的浸润,使电极与电极之间、电极与隔膜之间接触更加紧密并避免气泡,有效消除软包电池表面不平整和隔膜褶皱等不良,使电极界面形成致密且稳定的固体电解质界面膜,对提升电池循环寿命和一致性具有重要意义。
公司该项技术已取得的专利情况如下:
(8)电池模组设计技术
该技术采用新型连续激光焊接工艺和高可靠性结构设计,配合自主研发的热设计技术和灌胶工艺,使电池模组在满足10kV耐压等级要求的基础上,具备高安全可靠性和良好散热性能。同时,该技术工艺自动化程度高,可大幅提升产品一致性和生产效率,降低制造成本。
同行业电池模组生产工艺在结构设计上通常难以兼顾高耐压和散热特性,公司该项技术处于领先水平。
公司该项技术已取得及正在申请的专利情况如下:
(9)电池寿命评估技术
该技术基于对锂离子电池容量衰减机理的深入研究并建立算法模型,得到电池使用寿命的评估算法。该技术用于对自研自产锂电池使用寿命、经济性和安全性的综合评估,参数估计偏差在5%以内,可有效代替漫长且不全面的电池循环实测验证工作,大幅缩短产品技术侧评估周期,提升质量控制水平,降低质量风险。
该技术还可应用于储能系统的能量管理中,实现对电池健康度(SOH)的实时评估,结合储能系统状态、用户负载、分时电价等多个约束条件实现能源优化调度,提升用户用电的经济性。
该技术的建立需要基于大量的科学实验研究和长期经验数据积累,同行业企业中能够成熟应用同类技术的较少,公司该项技术处于领先水平。
公司该项技术正在申请的专利情况如下:
(10)电池安全性特征识别算法
该技术通过识别电池状态中夹带的微弱异常信号,并将其定量转化为安全系数,可在电池长期使用过程中的内部短路、自放电等缓慢发展的异常未恶化为明显可观测故障前对其识别并提出预警,从而显著增强了锂电池系统长期运行的安全可靠性。
市场中现有的电池安全性检测机制主要依赖电池在安全性事故发生过程中以及发生后的电压、温度、火焰和烟雾等滞后指标,难以起到先期预警功能。公司该项技术拓展了锂电池系统安全先期预警手段,处于领先水平。
公司该项技术正在申请的专利情况如下:
(11)分布式储能锂电池管理系统技术
该技术应用于基于锂电池的分布式储能场景,对锂电池系统进行实时监测,具备数据处理、状态识别、充放电管理、故障诊断与自处理、安全保护、均衡控制、数据传输与交互、电池健康度(SOH)预测等功能,具备高安全可靠性和灵活配置的突出优势。
一方面,该技术采用主从三级架构,以自主研发的高可靠安全控制算法为核心,基于实时操作系统实现对锂电池的管理,响应速度在0.01秒以内,检测实时性高;并采用高精度测量方案,测量精度超过0.1%,保证数据分析精准性。同时该技术采用双CPU冗余备份设计,大幅降低系统失效引发的安全风险。
另一方面,该技术采用模块化理念,可实现电池模块的自识别、自配置和自运行,并支持系统中任一模块的热替换和热扩容,从而灵活满足不同电压、不同存储容量场景的应用需求。公司的储能电池系统具备高安全可靠性,符合国际IEC、欧盟CE、欧洲VDE、美国UL等权威安全标准,达到行业先进水平。
公司该项技术已取得及正在申请的专利情况如下:
(12)电池管理系统自动化检测技术
该技术通过电子电路和软件技术模拟电池运行状态,实现对电池管理系统在无电池连接情况下全部功能的自动化检测,测试功能覆盖所有产品系列,支持测试项目模块化设置,能够自由扩展到不同的电池串数。
同时,该技术具备检测电池管理系统所有核心电子器件以及功能单元是否正常运行的功能,还可通过执行工况环境数据仿真储能系统运行的实际状态,绘制参数曲线,评估整体性能,自动生成完善的测试报告。
该技术应用于新产品研发测试和产品质量检验,可优化检测时间,提高产品合格率。
公司该项技术已取得2项软件著作权:
(13)锂电池电压自适配技术
该技术通过电压转换电路将标准电池模块的电压输入输出调节为60~384V,并支持可编程设置,实现该电压范围内的自动电压适配,使储能系统升压无需通过模块串联实现。
该技术应用于储能产品中可将串联系统改造为并联系统,从而具备以下突出优势:
①降低串联系统对于电芯和模块一致性的要求,从而大幅降低电池配组难度及成本,同时易于热替换和热扩容;
②并联系统中单一模块的失效不再导致整系统故障,降低了宕机风险,增强系统可靠性;
③电池管理系统不再需要主从多级管理架构,简化了系统。同行业企业一般采用多个24~48V电池模组进行串联的方式,成本高且标准化程度较低。
公司该项技术已取得的专利情况如下:
(14)多模块并联锂电池系统的均流技术
该技术可实现多个并联锂电池模块的负载均担,解决了并联系统中不同电池模块由于容量、一致性和应用环境等差异导致的电流不均衡问题,保证每个电池模块的输出功率稳定一致,从而延长电池的循环寿命。
同时,该技术支持在电池系统运行状态下对单个电池模块的热替换和热扩容,理论上可实现电池模块的无限并联,从而提升整个储能系统的输出能力和稳定性。
公司该项技术已取得的专利情况如下:
(15)储能系统热管理与设计技术
储能系统的高压电气环境决定了电池模组必须在高规格绝缘耐压等级下有效控制大功率持续循环产生的热量。该技术基于大量实验和仿真确定系统的关键热点,通过侦测这些热点的温度变化和系统工作功率,结合热控制算法,自动调节系统散热量,提高散热效率。
在常温1C倍率持续循环条件下,电池表面温升控制在10℃以内,电芯温差控制在3℃以内,系统循环寿命提高20%。
公司该项技术已取得及正在申请的专利情况如下:
(16)储能管理系统技术(电池管理系统、能量管理系统及系统集成)
该技术可根据预先制定的算法策略或及时响应云端控制指令和调度策略,对储能系统中的电池系统、逆变器、光伏组件、环境监控和安全系统等核心设备进行监控和管理,协同各子系统之间高频次实时数据通信与交互,指挥整个储能系统安全、高效、稳定运行,并对外提供数据服务和能源服务。该系统由本地能量管理系统和云端能源管理平台共同构成。
本地能量管理系统:对储能管理系统内部的电池管理系统、逆变器、光伏组件和风机等发电设备、用电负载设备进行数据管理、状态监视和运行控制,确保系统可靠、安全、智能运行。
云端能源管理平台:对储能管理系统内部的所有设备进行数据采集、数据处理、数据图形呈现、报警管理、事件追踪,为能量管理系统及云端平台服务提供基础数据支撑。公司该项技术已取得及正在申请的专利情况如下:
(17)轻便高功率户外锂电池技术
该技术采用压铸铝外壳设计,铝外壳表面采用长条形散热鳍片,内部通过多块导热胶和灌封胶与功率模块和电池模块贴合,使锂电池系统在体积小、工作环境复杂苛刻的条件下仍具备高功率输出性能。
该技术适用于-40~65℃宽环境温度下的高功率充放电需求,防水防尘等级达到IP66,防雷等级高达20KA,处于行业领先水平。
公司该项技术已取得及正在申请的专利情况如下:
原文始发于微信公众号(艾邦储能与充电):派能科技:17项核心技术及专利详细解读!