一、電池化成介紹
鋰電池化成是鋰電池剛生產(chǎn)出來后對其做一次充電,借以激活電池,其作用類似于對軟盤的"格式化",化成完成后電池才能開始正常的充放電。
原理就是對電池第一次充電,讓電池內(nèi)的活性物質(zhì)激活,同時在陽極表面生成一種致密的膜,借以保護整個化學界面。電池化成是電池生產(chǎn)過程中的主要瓶頸。為了激活剛剛裝配好的電池單元或電池組中的材料,需要花費長達20小時的時間進行充電放電循環(huán)。但這個過程必不可缺,因為它極大地影響著電池的使用壽命、質(zhì)量和成本。幾乎每一個新生產(chǎn)的電池都必須在經(jīng)過化成和測試過程之后,才能安裝到系統(tǒng)中。電池化成電源和分容設(shè)備,就是給電池充電放電的電能變換的電力電子設(shè)備。
二、電池化成電源市場分析
國家雙碳政策下,儲能市場火爆,在儲能帶動下,鋰電池需求量暴增,據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)數(shù)據(jù)顯示,2022年中國鋰電池化成電源市場規(guī)模為26.5億元,同比增長71%。預(yù)計2023年度電池化成電源的市場規(guī)模為43.94億,2025年中國鋰電池化成電源市場規(guī)模將達90億元。
目前化成用行業(yè)主要有以下特點:
DC-DC電源模塊產(chǎn)品主要由化成分容設(shè)備企業(yè),如杭可科技、泰坦新動力、恒翼能等自產(chǎn),AC-DC電源模塊產(chǎn)品主要由化成電源企業(yè),如洛侖茲、西安圖為等提供;
國內(nèi)化成電源企業(yè)和化成分容設(shè)備企業(yè),正加大采用高壓直流母線技術(shù),部分頭部電池企業(yè)已經(jīng)有訂單采購;
化成電源企業(yè)正在進行集成化電源產(chǎn)品開發(fā),積極布局儲能PCS市場。
近三年,鋰電化成分容設(shè)備企業(yè)自產(chǎn)的AC-DC在電源市場份額逐年減少,2022年鋰電池化成分容用AC-DC電源行業(yè)Top2(洛侖茲和西安圖為)市占率已高達96%。主要因為AC-DC和DC-DC電源模塊產(chǎn)品特點不同,DC-DC模塊側(cè)重于滿足客戶對鋰電池充放電的功能需求,這部分電源與裝備機、上位機相連,還需要采集大量電池的數(shù)據(jù),對精度要求較高,需要與電池廠做大量的工藝對接。而AC-DC模塊側(cè)重于做功率的變化,需要跟電網(wǎng)打交道,因此產(chǎn)品對電網(wǎng)適應(yīng)性、可靠性、穩(wěn)定性和響應(yīng)速度要求較高。
從鋰電化成電源技術(shù)趨勢看,鋰電池化成分容線正在導(dǎo)入高壓直流母線方案替代原有的AC/DC+DC/DC方案,包括洛侖茲、恒翼能、杭可科技、泰坦新動力等企業(yè)均在加大布局這一技術(shù)。 下游客戶如寧德時代、弗迪電池、中創(chuàng)新航、億緯鋰能、LGES、SK On等頭部電池企業(yè)新一輪化成分容線招標大多數(shù)為高壓直流母線方案。
GGII預(yù)計,到2025年除小型實驗室用電芯充放電測試設(shè)備及高電壓的PACK充放電測試設(shè)備市場,高壓直流母線方案將成為鋰電池企業(yè)化成分容生產(chǎn)線的主流技術(shù),主要因其降本增效優(yōu)勢明顯:
集成后的電源模塊直接放在電池頂端和探針連接,能夠節(jié)省銅線,可以降低成本15-20%;
集成電源的充放電效率能提升8-10%,從而節(jié)省電耗成本。此外,高壓直流母線方案不僅能夠應(yīng)用在化成電源領(lǐng)域,也可以應(yīng)用在儲能領(lǐng)域,形成高壓直流微網(wǎng),光伏、PCS等也可以接到750V母線上,多余能量可以存儲起來,并可實現(xiàn)波峰波谷的智能調(diào)度,可擴展功能性強。
三、龍騰產(chǎn)品優(yōu)勢
電池化成典型拓撲
針對電池化成市場應(yīng)用,龍騰半導(dǎo)體的高壓超結(jié)MOS,其產(chǎn)品優(yōu)勢:
針對LLC拓撲,優(yōu)化體二極管,增強di/dt能力,降低Qrr和驅(qū)動干擾;
優(yōu)化Vth,讓多管并聯(lián)工作更可靠;
優(yōu)化Qg和Coss/Ciss比值,降低驅(qū)動損耗,提升驅(qū)動抗干擾能力;
優(yōu)化EAS,增強抗雪崩能力。
針對電池化成應(yīng)用,龍騰半導(dǎo)體的IGBT,其產(chǎn)品優(yōu)勢:
優(yōu)化Vceset,更大程度地導(dǎo)通損耗,降低溫升;
優(yōu)化反并聯(lián)二極管,增強di/dt能力;
優(yōu)化開關(guān)速度,開關(guān)頻率可達60kHZ。
以上優(yōu)點,使得龍騰產(chǎn)品在電池化成應(yīng)用上更安全高效。
四、龍騰針對電池化成MOSFET選型表
功能 | 拓撲 | 產(chǎn)品系列 | 產(chǎn)品型號 |
AD-DC | 無橋PFC | 600-700V SJ MOS 650VIGBT | LSB65R041GF LSB65R31HF LSB60R029GF LSB60R021HMF LSB65R030HT LKB75N65TM1 LKB40N120MF |
隔離 DC-DC (初級) | PSFB LLC DAB | ||
隔離 DC-DC (次級) |
同步整流 ≤12V Vout |
40-60V SGT MOS | LSCC04R027 LSCE04R026 |
同步整流 ≤24V Vout |
80-100V SGT MOS | LSGN08R036 LSGE08R036 LSGN10R042 | |
同步整流 ≤48V Vout |
150V SGT MOS | 開發(fā)中 | |
非隔離 DC-DC |
Syc Buck ≤12V Vout |
SGT MOS | LSCC04R027 LSCE04R026 LSGN06R036WB LSGC08R036 LSGE08R036 LSGC10R047 LSGE10R042 |
Syc Buck ≤24V Vout |
|||
Syc Buck ≤48V Vout |
審核編輯:劉清
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原文標題:產(chǎn)品資訊 | 龍騰半導(dǎo)體MOS和IGBT在化成電源上的應(yīng)用
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