低温26650 3300mAh
低温磷酸3.2V 20Ah
低温18650 3350mAh
20年专注锂电池定制

动力锂电池作为动力锂电池的核心至关重要

钜大LARGE  |  点击量:191次  |  2022年08月31日  

摘要
安全、续航、寿命、价格,这是电动车与传统燃油车正面交锋时非得翻越的四座大山。而这四座大山,都与作为电动车心脏的动力锂离子电池笔直相关。 在续航能力的提升上,包括合

安全、续航、寿命、价格,这是电动汽车与传统燃油车正面交锋时非得翻越的四座大山。而这四座大山,都与作为电动汽车心脏的动力锂离子电池笔直相关。


在续航能力的提升上,包括合资品牌、自主品牌、新势力车企都在将车型开发重点往450km及更高的续航里程的产品上发力。这也给动力锂离子电池供应商带来了极大的压力。对此,电池公司一方面是加快比能量更高的高镍体系电芯的产品开发探测与产业化使用,而另一方面则已经通过推动电芯的大容量、大尺寸,再结合轻量化、无模组结构设计、简化电气设计等方式来提升系统级能量密度。


在安全性能的保障上,电动汽车在完成了从0到1之后,正在进入全面市场化的征途,而这个过程中,安全始终是一把高悬在顶的达摩克利斯之剑。2018年以来,电动汽车起火事故开始骤然增多,而据不完全统计,其中超过80%都是由于电池热失控引发,而这引发行业从材料体系选择、电芯设计与系统防护等环节来进行追溯与反思。有关电池公司而言,要怎么样通过材料选择与控制、电芯级规格选型与设计、工艺革新与加工制造品质控制来保障电池安全,是眼下的当务之急。


在电动汽车生命周期内,用户最为关注的动力锂离子电池使用寿命。按照主流车企的规划,正在从8年16万公里的基础上,逐步向10年50万公里甚至更长的质保周期演进,这就有关动力锂离子电池的寿命提出了更高的要求。

低温磷酸铁锂电池3.2V 20A
-20℃充电,-40℃ 3C放电容量≥70%

充电温度:-20~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率:3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%

而在价格维度上,在电动汽车价格上,动力锂离子电池的成本占到电动汽车成本的近50%,对此,车企已经给出了明确的方向,2020年电池系统成本达到100美元/Kwh,2025年达到80美元/Kwh以下。这个目标之下,正在倒逼动力锂离子电池公司通过多维度的方式来完成降本高压。


安全、续航、寿命、价格,要想翻越这四座大山,有关车企和动力锂离子电池供应商而言,最为重要的就是通过电池环节的技术攻关与产品升级,来快速提升产品性能,使得电动汽车可以实现与传统燃油车的正面pK。


这其中,动力锂离子电池制造工艺的升级就是极为关键的一个环节。


一个非得正视的实际是,截至目前,动力锂离子电池目前的主流加工工艺,无论是以特斯拉和松下主导的圆柱路线,还是以三星、CATL主导的方形路线,仍还在沿用数码锂电时代的卷绕制造工艺。


不可否认,基于多年的技术沉淀和积累,卷绕工艺在加工设备、技术工艺、效率、成本等方面都具有分明的优点,但在车规级动力锂离子电池有关标准化、大容量和大尺寸的需求趋势下,卷绕工艺已经开始力不从心。

低温高能量密度18650 3350mAh
-40℃ 0.5C放电容量≥60%

充电温度:0~45℃
放电温度:-40~+55℃
比能量:240Wh/kg
-40℃放电容量保持率:0.5C放电容量≥60%

一方面,卷绕工艺下的电池内部结构不均一,充放电时电池的反应程度和内部速率不匀,不仅电池难以做大做厚,而且存在变形问题。而在能量密度的提升上,在导入硅系负极时,由于其易膨胀,加之卷绕式极组容易出现最内圈极片断裂问题,进而限制了硅材料添加量,进而有关能量密度提升效果有限,同时还存在较大的安全隐患,影响电池使用寿命。


在此背景下,叠片工艺具备内阻低、能量密度高、高倍率放电容量较高、不容易变形等综合优点,已经成为产业下一步发展的必然趋势。


按照叠片工艺加工出来的卷芯能够实现尺寸灵活,不受卷绕卷针结构的限制,层叠方式加工,极片的界面平整度高,将来在车规级动力电芯范畴将得到广泛使用。


数据显示,和传统卷绕工艺电池相比,叠片工艺的电池边角处空间利用率更高,能量密度可提高5%;全生命周期更低变形和膨胀,循环寿命提升10%以上;边缘结构更简单,结构适应性更好,电池安全性更高。


尽管叠片工艺有关动力锂离子电池性能的提升优点分明,但摆在产业链公司面前的实际问题是,受制于设备、工艺、制造、效率等的瓶颈,叠片工艺在实际的产业化使用中还面对着诸多难题,这也成为动力锂离子电池行业发展过程中的妨碍。仅以叠片设备为例,其就面对三大困境,一是设备效率慢。目前叠片机行业效率普遍在0.8秒/片的效率。二是折叠过程中的对齐精度不高,从而影响电池的最终性能。三是产线连贯自动化程度偏低。有关动力锂离子电池公司而言,谁能在叠片工艺上率先冲破,就意味着能在产业发展的滚滚洪流中脱颖而出。


据了解,松下、三星SDI、CATL等行业头部公司都有在2022年之后导入叠片工艺的计划,而作为长城控股旗下的新能源业务板块,蜂巢能源洞悉行业趋势,已在全球范围内率先将高速叠片工艺使用在方形电池,引领动力锂离子电池行业由传统的卷时代迈入面向将来的叠时代。


七月九日,蜂巢能源将在河北保定召开主题为领创叠时代守护芯安全的叠时代战略规划及产品公布会,将向行业公布基于高速叠片工艺的系列动力锂离子电池产品。


在动力锂离子电池范畴,蜂巢能源从设立起就明确一个目标,以方形电池高速叠片工艺和车规级开发标准来做动力锂离子电池。其在全球范围内率先将高速叠片工艺创新使用于方形铝壳电芯。


在叠片工艺效率方面,据了解蜂巢一期产线已提升至单工位0.6S,二期可实现0.45S高速叠片,并且正在开发单工位0.25秒的超高速叠片工艺,成功开发后将超越卷绕工艺效率。


此外,在七月十日举办的首届国际电动汽车安全技术创新大会上,蜂巢能源还将对外公布《我国车规级动力高速叠片电池发展白皮书》,分别从锂离子电池加工工艺及设备发展、卷绕与叠片的工艺差异及品质控制、叠时代工艺及设备的发展路径、叠时代电池的性能优点及安全性提升等几个部分析析叠片工艺的最近进展和将来趋势。

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