龍騰半導(dǎo)體MOS和IGBT在化成電源上的應(yīng)用

一、電池化成介紹

鋰電池化成是鋰電池剛生產(chǎn)出來(lái)后對(duì)其做一次充電，借以激活電池，其作用類似于對(duì)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(duì)電池第一次充電，讓電池內(nèi)的活性物質(zhì)激活，同時(shí)在陽(yáng)極表面生成一種致密的膜，借以保護(hù)整個(gè)化學(xué)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(fèi)長(zhǎng)達(dá)20小時(shí)的時(shí)間進(jìn)行充電放電循環(huán)。但這個(gè)過程必不可缺，因?yàn)樗鼧O大地影響著電池的使用壽命、質(zhì)量和成本。幾乎每一個(gè)新生產(chǎn)的電池都必須在經(jīng)過化成和測(cè)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(chǎng)分析

國(guó)家雙碳政策下，儲(chǔ)能市場(chǎng)火爆，在儲(chǔ)能帶動(dòng)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(guó)鋰電池化成電源市場(chǎng)規(guī)模為26.5億元，同比增長(zhǎng)71%。預(yù)計(jì)2023年度電池化成電源的市場(chǎng)規(guī)模為43.94億，2025年中國(guó)鋰電池化成電源市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)90億元。

目前化成用行業(yè)主要有以下特點(diǎn)：

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(dòng)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(guó)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(gòu)；

化成電源企業(yè)正在進(jìn)行集成化電源產(chǎn)品開發(fā)，積極布局儲(chǔ)能PCS市場(chǎng)。

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(chǎng)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(dá)96%。主要因?yàn)锳C-DC和DC-DC電源模塊產(chǎn)品特點(diǎn)不同，DC-DC模塊側(cè)重于滿足客戶對(duì)鋰電池充放電的功能需求，這部分電源與裝備機(jī)、上位機(jī)相連，還需要采集大量電池的數(shù)據(jù)，對(duì)精度要求較高，需要與電池廠做大量的工藝對(duì)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(duì)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(shì)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(dòng)力等企業(yè)均在加大布局這一技術(shù)。 下游客戶如寧德時(shí)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(biāo)大多數(shù)為高壓直流母線方案。

GGII預(yù)計(jì)，到2025年除小型實(shí)驗(yàn)室用電芯充放電測(cè)試設(shè)備及高電壓的PACK充放電測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)，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(shì)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(chǔ)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(chǔ)起來(lái)，并可實(shí)現(xiàn)波峰波谷的智能調(diào)度，可擴(kuò)展功能性強(qiáng)。

三、龍騰產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

電池化成典型拓?fù)?/p>

針對(duì)電池化成市場(chǎng)應(yīng)用，龍騰半導(dǎo)體的高壓超結(jié)MOS，其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

針對(duì)LLC拓?fù)洌瑑?yōu)化體二極管，增強(qiáng)di/dt能力，降低Qrr和驅(qū)動(dòng)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(dòng)損耗，提升驅(qū)動(dòng)抗干擾能力；

優(yōu)化EAS，增強(qiáng)抗雪崩能力。

針對(duì)電池化成應(yīng)用，龍騰半導(dǎo)體的IGBT，其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

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(qiáng)di/dt能力；

優(yōu)化開關(guān)速度，開關(guān)頻率可達(dá)60kHZ。

以上優(yōu)點(diǎn)，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(duì)電池化成MOSFET選型表

審核編輯：劉清