CIBF丨河南克能柯克：软包动力锂离子电池产业化现状及发展趋势之一瞥

2021年3月19日，由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会联合电池中国网共同举办的第二届新能源汽车及动力电池（CIBF深圳）国际交流会在深圳隆重召开。大会期间，河南克能新能源科技有限公司董事长柯克以《软包动力锂离子电池产业化现状及发展趋势之一瞥》为题发表了主题报告。

以下为演讲实录：

首先，感谢协会张总给我这么一个向各位专家和领导进行交流和汇报的机会，在正式汇报之前，我向对个人做一个简单的介绍。我是哈工大1991年开始学电池，现在有30年了，这30年当中有10年是在日本，有7年是在小动力龙头超威集团，去年在超威战略支持下创业成立了克能能新能源，做软包动力电池。这个过程当中，经历了很多种的化学电源，有10年做燃料电池，早年是把手电筒用的锌锰电池做成可充电电池。在北大做博士后，跟齐鲁教授第一次学习产业化的锂电。之后到日本呆了10年，接触了燃料电池，其中有几年是在丰田做氢氧燃料电池。

之所以汇报这么一个背景，是因为我们在思考，什么是电池的终极方案？现在做的锂电池是什么状态？这跟今天的话题有关系。锂电池到去年为止算是全面爆发了，这两天很多专家在讲这是万亿的产业，从资本市场去年对宁德时代和比亚迪的反馈来看，万亿产业似乎已经“实现”了，两家加起来的市值是1.4万亿了，势头很好。一个话题就是这种势头到底持续多久？锂电能持续多久？这个话题在2年前产业界出来的诺贝尔得主吉野先生就说，未来10年内还是锂电为主导。

在这个过程当中，什么技术路线是主导？现在是众说纷纭。有的说固态电池在5年内就要普及了，也有人说是10年之内基本上没有希望，也有人说燃料电池很快普及了，在这方面我个人认为很难判断，但是从以上的数据，比如说材料体系、外形的规格，大的、小的、方的、圆的、软的、硬的，总的来看是此起彼伏，比如说圆柱电池在5-6年前占比非常大，占3成左右，现在个位数。后来方形电池是占了很大的比例，但是今天我们的专场是讲软包，可能也是一个新的趋势。最有意思的就像刚刚各位专家讲的材料体系磷酸铁锂，现在就面临了一个问题，没有规模、在行业没有采购基础的情况下，拿材料拿不到了，价格翻了很多。前两年说磷酸铁锂是不是已经快被三元打败了，产能过剩，现在一夜之间变成供不应求，所以三十年河东三十年河西。这是现实层面的考量，是真实产业的状况。最近的刀片电池在行业掀起了热潮，非常受人瞩目。

回到今天的话题——软包电池。早年大家觉得非常的焦虑的是胀气、烂边、漏液等等问题，目前有了很大的改进，尤其是经历了市场12年左右的检验，最早2009年开始日产的纯电动乘用车leaf产业化，前几年在宣传上看到这个乘用车是属于销量排第一的，现在情况我没有太关注，至少在产业上，从2009年开始到现在十二三年又有不断和更多的改进。昨天听到孚能王总说到欧洲20款车型中有15款是软包的需求，说明软包势头是真正得到行业的认可。我们对软包的期待，除了能量密度之外还有安全的问题，安全和能量密度能不能二合一？期待很高。这两天大家关注现代召回车辆的问题，说明软包能量体系对做电池的人来说还是巨大的挑战，安全和高能量密度之间天平平衡的把握还是比较困难，因为中间有核心的成本问题。

对做锂电的人来说是如坐针毡，难在哪里呢？就是经常碰到的安全事故，可能让很多企业夜不能寐。从统计数据来看，我记得不是很准确，大概有一半的事故都是在静置状态下，这大多数跟电池内短路相关，这是做充电过程当中就形成了锂枝晶。还有制造过程当中毛刺和金属粉尘的影响，这些“看不到”的内短路潜在危险是最大的诱因。这个话题，春节前后王传福先生提出了“安全检测标准问题”，是不是应该把针刺拿出来做强制的检测标准，大家知道2016年前后曾经是国家的标准，有针刺项后来暂缓执行，旧事重题也与行业的发展趋势有一定的关联性。

站在软包的角度来说，这跟硬壳比，有一个成长的理由，在安全检测的时候，模拟内短路的针刺来看，尤其是高能量密度体系，硬壳还是比较扎心的，三元有快速释放氧的过程。除了针刺之外还有过充，由于有电池管理系统，能够比较好的对它进行管控，但是总用小概率事件，在这种情况下，铝壳的过充看着还是蛮恐怖的。所以，我们行业在这个事情上属于比较纠结的，就是硬壳和软壳上，软包有一个发展的理由。

克能公司下一轮发展定位，我们自身是定位做软包电池，当然，我们认为不能按照一个技术路线来解决所有的应用场景，个人认为还是量身定制，根据场景和应用目标，所以基于现阶段的轻型动力车辆场景中，并不追求高能量的体系，所以，经过几年的实践，软包纯锰酸锂是主推的产品，长寿命锰酸锂可做到2500次。锰还是很难搞的，寿命不长，也怕热，所以锂电“锰难”。但是，我们通过这几年的实践，规模化制造出来之后进行全生命周期检测，发现在现有产业当中找到了它的应用的场景。同时，我们在兼顾磷酸铁锂和高能量密度体系，只是对高能量密度体系持慎重的态度。作为锰酸锂而言，它的优势非常的明显，就像我们看这个图的红线，相比三元，电压平台还是比较高，这是48伏模组的放电区间，满电到放完，电压衰减很低，但是三元从52伏到截止只有42伏了，尤其是在冬天电压差别更大，我们认为锰酸锂在一定场景里有独特的优势。尤其在什么领域？非乘用车，对体积和重量要求没有那么高的环境里边，现在的二轮车、三轮车、低速四轮、特种电动车、区域物流车等等，这还是有其应用的空间，是锂电“猛男”。

“两会”对于换电的提案非常多，这个概念从我个人的角度理解，做产业的角度要替代燃油车，一个是高能量密度，还有一个是安全性和普及性的快充，是不是还很难实现，才会实现普及性的换电产业化规划？

下面有几个小实验和大家分享，这个实验是在针刺，上面是展示针刺自然光下的照片，下面相对应场景的红外热成像。针刺短路发热很明显，最高能达到70-80度，也很快能下降，这通过工艺的设计、电液、电解材料的实现，说白了就是因为热而导致了局部的内阻快速增加，以防止直接短路而导致的能量快速释放。即使通过针刺之后的电芯依然可以正常放电，几个小时左右电就能放光，不会燃烧。关于针刺也有小小的争议，做单电芯的设计，做成电池系统之后就能比较安全，这里也有一个争议，就是针刺能过就是安全？我个人的观点是针刺能过的不一定是绝对安全，但是能过针刺就是相对安全。单体针刺过了之后是否就意味着做成模组和系统就一定很安全，也同样用针刺，模组是否合理，在以前的标准中，有一个模组针刺，我不记得细节了，大概是针扎到模组的三分之二还是多少，要不燃不爆，测试合格才是好的产品。

在这里有一个小实验供大家参考。我们把7支电芯充满电之后并联起来，并联就是并没有连接起来，而是排列起来，然后进行针刺。

（图）现在是7支电池，刺到第6支，是红外热成像并监控温度，监控的是针头在侧面电芯漏出来的地方，环境的温度大概是30度左右，这样一个室温的情况下，看到的是图上发黄的区域。刺进去之后，针头冒出来的瞬间，温度会升高。刺穿第一个再刺穿第二个。我们来看看这个小视频。

（视频播放）

柯克：大家看到这里的时候就为我担心了，可能几个电芯的状态不太好。我们看看打开实验箱是什么样，7支只刺穿6支，第7支没有刺，只有第6支有热失控，其他的没有热失控，第7支有点薰黑了还能正常放电。这是有趣的结果，下面的温度监测的结果再看一下。

（图）这几个示意图，就从刚刚的电芯侧面的位置的温度。第一个刺穿之后冒出来的针头是40度左右，40度也有可能是喷出来热气，但也有可能是针头自身。看看十几秒抓拍的连续镜头，环境30度左右。然后开始针刺了，第一个峰、第二个峰、第三个峰，一直到第六个峰，我们看到温度动态在变化。瞬间曲线变化完了之后就结束了，热气散了。我们把这个温度曲线锁定一下，抓到每一次针头露出来一瞬间的结果，看一下这个最高温度的变化。第一个是40度左右，第二个刺穿露出来是120度了，第三个就是大于170度了，第五个就是190度左右。刚刚的结果是第六个发生了热失控，这个结果就跟以前做材料的热失控一样，从120度到200度的范围内是热失控的阶段，190度是很高的温度，很多电池是120度前后左右发生热失控。我把这个归纳为第六支电芯的热失控并不是因为自身针刺，压死自己一根稻草不是在自己身上的，而是针头烧热之后累加，最后达到很高的温度。也就是针头附带了前面几支电芯产生的热到这里，最后高温针头扎到了第六个电芯，第六个就热失控。

这个小实验是小插曲，围绕着我今天的主题，有一点偏差，总之，围绕着软包电池的主话题，现在是时代的机遇，但有很多的问题没有解决，比如说能量与安全平衡的问题，也包括成本的问题。我们做电池的人应该还是要继续努力。总的来说，现在之所以是迎来了行业的机会，是因为产业的配套目前从工艺到设备走向了成熟，当然，这还有可持续发展的空间。产业应用基本上也在稳健的增长，在拓展它的原因和领域过去叫数码，现在叫动力，小动力、大动力，规模都在成长。目前的现状是优质的产能还是相对稀缺，但是作为我们目前的短板，核心材料（铝塑膜）还是希望行业同仁国产化加速。最后是关于安全性能判断的标准问题，我们觉得是需要大家共同验证、共同思考。

软包电池从以前的“娇”气，到未来是另外一个“骄”气。

河南克能去年6月5日融到资，今年已经投产，现在进入到第二轮融资，希望得到在座的各位大力支持。谢谢大家。

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）

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