Лекции и представления проектов Кластера ЭЭТ для ПАО «Камаз» и дочерних сообществ 26 мая 2016 г. Сколково

Литий-ионные накопители энергии для гибридного и электротранспорта

ООО «Литий-ионные технологии при ФТИ им. А.Ф. Иоффе Ул. Политехническая 28, Санкт-Петербург 194021 Ю.М. Коштял, С.С. Беляев, А.М. Румянцев, В.В. Жданов

yury.koshtyal@mail.ioffe.ru

2

Характеристики современных литий-ионных аккумуляторов

Произво-дитель

Название U, В С, Ач

Мощность Энергия Материа-лы кВт/кг кВт/л Втч/кг Втч/л

Saft VL5U 3,8 5 14 36 57 163 NCA/C Enerdel CP160-365 Moxie+ 3,65 16 4 7 130 227 M.O./H

C A123 AHR32113 Cylindrical Cell 3,3 4,4 2,7 6 71 161 LFP/Gr Kokam SLPB1003496H5 3,7 2,4 2,7 5,3 131 248 NCM Toshiba SCiB High power 2.9Ah cell 2,4 2,9 2,8 4,9 46 81 LMO/LTO MoliCel IMR26700A 3,8 2,85 1,5 4,4 110 285 LMO/Gr

Panasonic UR18650NSX 3,6 2,6 1,5 4,4 204 566 NCA Gs-Yuasa LIM25H cell 3,6 25 1,4 2,9 60 108 LMO/HC

Envia ENV35011CRC* 2,5-4,47

10,6

- - 350 840 LiMnrich/Si-comp.

Panasonic UR18650GA 3,6 3,5 0,73 2,2 255 760 NCA/Gr+Si-C comp

Ampirius * 3,54 2,5 - - 286 680 LCO/Si

*На стадии разработки

3

Основные параметры технологии, влияющие на мощность и энергоёмкость ЛИА

Параметр Энергоёмкость Мощность Те

хнол

огия

Толщина электродов

Плотность электродов

Пористость электродов

Мат

ериа

лы

Ёмкость материалов

Потенциал катода

Потенциал анода

Ионная проводимость

Электронная проводимость

Проводящее покрытие

Размер частиц

Удельная поверхность

Насыпная плотность

Смачиваемость поверхности эл-м

4

ЛИА для электромобилей и гибридных автомобилей

1 B3 report 2015 Q1 Chapter 11 2 Lithium-ion Battery for HEVs, PHEVs, and EVs Hitachi Review Vol. 63 (2014), No. 2 103-108 3 Mark Lu. Key Factors of the Power Battery Development in 2013：E-Motorcycle & EV

Nissan Leaf: удельная энергия модуля 133 Втч/кг (182 Втч/л) батареи 82 Втч/кг (73 Втч/л)3

BMW Nissan i31 Leaf1

BEV BEV BEV PHEV HEV

SDI AESC Panasonic Hitachi Hitachi

3,7 3,75 3,6 3,6 3,6

60 32,5 3,18 28 5,30,973 0,445 0,017 0,357 0,1281,82 0,787 0,049 0,72 0,25

Втч/л 228 274 673 282 148Втч/кг 122 155 236 140 76кВт/л 4,42 4,95 4,23 4,64 6,6кВт/кг 2,36 2,8 1,485 2,3 3,4

Удельная мощность

Автомобиль Tesla S1 GM2 GM2

Тип

Производитель ЛИА

Напряжение, В

Ёмкость, АчОбъём, лМасса, кг

Удельная энергия

2011 2012 2013 2014 2015 2016 ЦНИИ РТК ЛИБ

М, ЛИА ООО ЭнСол технологии ЛИБ

ЛИА, ЛИБ ЗАО «НПП ПТ «ОКЕАНОС» ЛИБ

М, ЛИА СПБМГТУ ЛИА

СКУ ЛИБ

ОАО «НИИЭИ» ЛИА

ОКР ЛИА Литий-ионный аккумулятор НИР ЛИБ Литий-ионная батарея Испытания М Материалы

СКУ Система контроля и управления

Опыт компании ООО Литий-ионные технологии при ФТИ им. А.Ф. Иоффе

5

НИР в области разработки высокоэнергоёмких материалов

Li1.25Ni0.13Co0.13Mn0.54O2

6

Нанесение на фольгу

Вырубка электродов

Изоляция электродов сепараторо

м

Формиро-вание чаши

корпуса ЛИА

Сваривание корпуса ЛИА и

заливка электролитом

Литий-ионный

аккумулятор

Макетирование высокомощных литий-ионных аккумуляторов в корпусе из ламинированной фольги

7

Разрядные кривые изготовленных литий-ионных аккумуляторов

8

Номинальное напряжение 3,7 В Номинальная ёмкость 2 Ач Удельная энергия 130 Втч/кг Ресурс > 500

Высокомощная стартерная литий-ионная батарея

Номинальное напряжение 25В Номинальная ёмкость 200 Ач Максимальный ток 2500 А Максимальная мощность 70 кВт Удельная энергия 105 Втч/кг Масса 47 кг Температурный интервал -40÷50°C

9

Разряд литий-ионной и свинцово-кислотной стартерных батарей

Литий-ионная батарея 200 Ач, 25 В 1 с - 2500 А, 59 с - 850 А, пауза - 60 с

+20°

C -3

0°C

Свинцово-кислотная 85 Ач, 24 В 1 с - 1250 А, 59 с - 425 А, пауза – 60 с

10

Разработка высоковольтной системы накопления и хранения энергии транспортного и стационарного назначения

• Напряжение 125 В • Номинальная емкость 34 Ач • Рабочий ток до 10С • Рабочий диапазон от -40 до +60°С • 2500 - 3000 циклов заряд-разряд

Целевые характеристики модуля

Нап

ряж

ение

Емкость

Масштабируемость системы

Интеллектуальная собственность

ООО «Литий-ионные технологии при ФТИ им. А.Ф. Иоффе»

ООО «Энер Зэт»

11

Бизнес-модель

ООО «Литий-ионные технологии при ФТИ им. А.Ф. Иоффе»

ООО «Энер Зэт»

Батарея-модуль

Услуги интеграции

Технологии и разработки

Производство

Городской общественный электротранспорт (троллейбусы)

Энергоустановки гибридных транспортных средств

Системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения

Энергоэффективные системы электроснабжения использующие ВИЭ и технологии «умных сетей»

12

Коштял Юрий Михайлович

ООО «Литий-ионные технологии при ФТИ им. А.Ф. Иоффе» 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., д.28 http://liiontech.ru v_zhdanov@list.ru (812)-297-97-87

Спасибо за внимание!

13