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动力电池爆发式发展,“网红”电池频频出圈

2023-04-07 13:25:37 来源:DT新材料
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简介:近年来,随着新能源汽车的大规模普及,动力电池产业(全国锂电池正极材料制备与实验室仪器装备​)迎来爆发式发展,这也引得市场竞争愈发激烈。
近年来,随着新能源汽车的大规模普及,动力电池产业全国锂电池正极材料制备与实验室仪器装备迎来爆发式发展,这也引得市场竞争愈发激烈。
为了让自家产品脱颖而出,特立独行,各大车企和动力电池厂商纷纷各显神通,在能量密度/安全性,甚至“长相”上下足功夫,于是各种“网红”电池频频出圈,比如“麒麟”、“刀片”、“天工”、“果冻”、“魔方”、“云母”......
数据来源:各大公司公开信息,DT新材料整理
那么,各大“网红”的具体实力如何?又有何特点呢?我们来仔细分析一下:
1. 麒麟电池
(1)发布时间:2022年6月
(2)制造商:宁德时代
(3)性能指标:采用第三代CTP技术,体积利用率突破了72%,可将磷酸铁锂电池系统能量密度提升至160Wh/kg,而配用三元电池能量密度则可达255Wh/kg;采用了电芯大面积冷却技术,可支持5分钟快速热启动及10分钟快充;在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电池包的电量,相比4680系统提升13%,搭载麒麟电池的车型续航里程可超过1000km。安全性上,它也拥有更稳固的受力结构,提高了电池包抗振动、冲击能力。

图片来源:宁德时代
近日,宁德时代发布消息称,公司分别与极氪和赛力斯签署了为期5年的长期战略合作协议。吉利旗下的MPV极氪009系列将率先搭载麒麟电池的车型,而在明年第二季度推出的麒麟版极氪001也将正式换装麒麟电池,纯电续航里程将超过1000公里。
2.SPS电池
发布时间:2022年9月
制造商:孚能科技
性能指标:采用大软包电芯卧式布置设计的孚能科技SPS,使电池系统部件减少50%,材料成本降低33%,提升体积利用率到75%;与搭载4680圆柱电池的车型相比,孚能科技SPS的体积利用率高出12%,拥有3倍循环寿命,导热效率提升60%。
孚能科技SPS集大软包电芯、大软包电池系统、大软包电池制造和直接回收四大创新技术于一体。得益于对材料体系的高度兼容,大软包电芯能用于高镍三元到低镍富锂锰、磷酸锰铁锂、钠离子等材料体系,匹配不同需求。在低镍方面,孚能科技计划在2024年推出250Wh/kg的低镍富锰体系产品,预计在2030年进一步提高至290Wh/kg。

图片来源:孚能科技
孚能科技专注于软包叠片动力电池的研发,可以将动力电池能量密度提高到330Wh/kg。凭借过硬的研发能力和产业实力,孚能科技获得戴姆勒超百亿的动力电池订单同时还获得了戴姆勒约5亿元的入股。在海内外市场上获得多家头部客户的高度认可与支持。孚能还与广汽集团、吉利汽车、东风汽车等国内头部车企达成战略合作。值得关注的是,据半年报显示,孚能科技的第一代半固态电池量产化和高镍电池研发也正在按计划推进中。
3.亿纬锂能
亿纬锂能虽没有抢眼的电池花旦,但其可能是闷声发大财的典型,作为全球产品矩阵最全面的锂电池企业,亿纬锂能默默接单已然“接到手软”,近年来亿纬锂能软包三元电池满产满销,出货量稳居全球前十。
其主要产品囊括方形磷酸铁锂电池、软包三元电池、方形三元电池、乘用车用大圆柱电池和xHEV电池系统,应用领域涵盖新能源汽车、电动船舶和储能。产品供应戴姆勒、宝马、捷豹路虎、现代起亚、博世等一众海外品牌。
在产品参数方面,动力型磷酸铁锂电池主要产品皆可实现≥180Wh/kg,同时其4680大圆柱的研发也在全球前列,荆门20GWh有望成为全世界范围内最先量产4680和4695大圆柱电池的生产基地。
4. 短刀电池(第二代)
发布时间:2021年11月
制造商:蜂巢能源
性能指标:蜂巢能源第二代短刀电池规格与第一代相同,长端为600mm,但单体容量提升至196Ah,能量密度超过185wh/kg,体积能量密度超过430wh/L,可实现A级车型550km续驶里程,并可以实现在高能量密度下1.6C快充,满足30min充电80%以上。

图片来源:蜂巢能源
长城汽车旗下的的蜂巢能源拳头系列-短刀电池。与比亚迪的长刀片不同,蜂巢短刀电池中最长的L600,其实际长度只有574m。近日蜂巢能源第二代短刀电池将量产,集度汽车、小鹏汽车、欧拉闪电猫、自游家汽车、光束汽车等品牌都将使用蜂巢的短刀电池。
除了短刀电池,蜂巢能源早先已推出无钴电池,通过CTP技术的加持,可以让新车的续航里程突破880公里。此外,今年7月,蜂巢能源全固态电池实验室研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯。该系列电芯能量密度达350-400Wh/kg,现已顺利通过针刺、200℃热箱等实验,一旦量产应用,电动车可实现续航里程1000公里以上。
5.  果冻电池
出厂时间:2020年12月
制造商:蜂巢
性能指标:果冻和短刀同属蜂巢,它的由来是因为采用半固态电解质,形似果冻,具有高电导6*10 3s/cm、自愈合、阻燃(高于150度)等特点,电池在满电状态下针刺测试没有出现起火和冒烟的现象。
该果冻电池基于凝胶电解液制备,采用了无钴正极材料和电解液材料。其中的新型果冻状电解质,具有高电导、自愈合、阻燃等特点,还能兼容电导性能与安全性能,可以做到不降低电性能的同时阻止热扩散。把这种电解质导入现有的产品体系,会明显增加电芯的安全性。
而在汽车厂商方面也毫不逊色,各大车企纷纷给出自己的电池解决方案:
6. 刀片电池
发布时间:2020年3月
制造商:比亚迪
性能指标:单体电池长960mm、宽90mm、高13.5mm,形如长条刀片。通过CTP的结构创新,一个个刀片单体电池跳过模组直接集成为电池包。电池包安全性能大幅提升,体积利用率也提升50%以上。
图片来源:比亚迪
所谓的“刀片电池”,主要是因为电池单元的配置像“刀片”一样插入到电池组中,该电池首先搭载于“汉”车型。刀片电池既提升了能量密度也延续了磷酸铁锂电池的安全优势,官方续航里程超过600公里,近期首批搭载刀片电池特斯拉ModelY 也将下线。
7. 4680电池
出厂时间:2020年9月
制造商:特斯拉
性能指标:,圆柱体电池直径46毫米、高度80毫米。4680电池大幅提升了电池功率(6倍于2170电池),降低了电池成本(14%于2170电池),优化了散热性能、生产效率、充电速度,能量密度、循环性能有进一步的提升空间。

图片来源:特斯拉
4680电池内部采用了无极耳设计,电极导电涂层和电池端盖的有效接触面积可达到100%,极大地提升了散热能力。此外,4680电池还取消了内部模块,直接由电池组成,带来了更高的空间利用率,提升了整个电池组的能量密度,整车续航里程提升了16%。
目前,4680电池正在特斯拉工厂实验产线上接近完工,今年年内开始大规模量产。在大圆柱电池方面,国内亿纬锂能布局也较为领先,2021年已生产出4680和4695成品,规划的20GWh乘用车用大圆柱电池产能预计在2023年开始量产;此外LG、三星、宁德、比克、蜂巢等电池企业也在研发过程中,大圆柱电池的应用会进一步推动高镍材料的发展。
8.  弹匣电池&微晶超能铁锂电池
出厂时间:2021年3月/2022年6月
制造商:广汽埃安
性能指标:弹匣电池采用了类似子弹匣的结构,将电芯放入结构(整个电芯隔热舱采用航天纳米技术,可承受1400℃高温)中,实现安全性的提升。相对于同类普通电池包,体积能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,成本降低10%。
图片来源:广汽埃安
弹匣电池技术通过网状纳米孔隔热材料和耐高温壳体设计,有效阻隔热失控电芯的蔓延,避免由于电芯出现内短路导致的自燃事件。无论是搭载三元锂电池还是磷酸铁锂电池,均可以通过整包的针刺试验。
今年6月,在弹匣电池的基础上广汽还发布了微晶超能铁锂电池,可以将磷酸铁锂电池的单体质量能量密度由185Wh/kg提升到了210Wh/kg,体积能量密度提升了20%。这一电池还改善了磷酸铁锂电池低温性能比较差的问题,将零下20度的容量保持率提升了10%,充电时间也有了25%的提升,且在循环4000次之后容量保持率还可以维持在80%以上,电池寿命可以达到150万公里。这一数据甚至超过了比亚迪的刀片电池,目前比亚迪的刀片电池可充放电3000次以上,电池寿命为120万公里。
9.  蜂窝电池
出厂时间:2020年3月
制造商:江淮
性能指标:采用了4.8Ah的21700小圆柱电池单体,高镍811的三元锂材料设计,有高达240Wh/kg的能量密度。

图片来源:江淮汽车
蜂窝电池采用六边形结构,并在电芯之间注满导热胶,通过外延包覆的UE技术,对圆柱电芯实现单元化封装。电芯热交换面积是方形电池与软包电池的14倍左右;可使蜂窝电池保持在10~35℃的最佳温度范围,在低温和高温环境均有较好表现,可实530km的超长续航。此外蜂窝电池还通过了一系列极端安全验证,具有优秀的安全性能,该电池现搭载在思皓等相关系列车型中。
10.  琥珀/云母电池
出厂时间:2021年9月
制造商:岚图
性能指标:琥珀电池采用三星21700规格圆柱电芯;云母电池由比亚迪旗下的弗迪提供电芯,主要设计特色在于应用特殊的隔热材料。
图片来源:岚图
琥珀/云母系列电池均采用岚图自研电池系统, “琥珀” 电池系统在电池包内填充特殊的有机硅复合材料,使得每个电芯单元像“琥珀”一样处于充分包裹中,具有高效的隔热阻燃绝缘作用。“云母”电池系统则是在电池包内加入层状Al-Si云母和气凝胶,且电芯和云母、气凝胶会像云母石一样层叠堆积。两者的技术的区别在于三维隔热墙的材料及结构不同。相同的是,两种电池技术都拥有超高的安全性能。
11.     魔方电池
出厂时间:2022年6月
制造商:上汽/宁德时代
性能指标:长宽为1690mm*1300mm;高度分别为110mm、125mm和137mm。采用CTP、高电压、超薄基材等技术,90kWh魔方电池,电池系统能量密度达到195Wh/kg,从而实现CLTC续航里程550-570km。可以用5系电芯实现8系电芯的能量密度,CTP成组效率达到79.6%。30-80%续航仅需30分钟充电时间,5-80%续航仅需40分钟充电时间。

图片来源:上汽
其特点在于电芯躺着放,相比较立式电芯喷发口向上更安全,还能够降低电芯之间有效接触面积减小热传递。此外魔方电池采用柔性约束的方式,使其能够自适应电芯的膨胀,延长电池循环寿命。当然对于消费者来说电芯躺着放最明显的好处是,电池包竖向高度明显下降,可以为乘客释放出更多的车内空间。
12.  大禹电池
出厂时间:2022年月
制造商:长城
性能指标:采用NCM811高镍电芯,主要创新点在于其设计逻辑是“变堵为疏”,与当年大禹治水的思路相似。

图片来源:长城汽车
与传统电池防火添加隔绝设计不同,大禹致力于将热失控后产生的气火流按照设计通道安全疏导到电池包外,如此一来,便顺利规避掉了热失控起火和爆炸的问题。大禹电池具有多项开创性的设计和开放专利,其疏通的新思路将为其他厂商NCM高镍电芯的安全性开发提供一定的借鉴。
13.天工电池
出厂时间:2022年5月
制造商:哪吒
性能指标:基于传统方壳电池,重点对电池结构安全设计、热管理系统、智能云端管理等方面进行了优化,隔热温度在1000℃以上,可实现UL94 V0级阻燃,,高度集成和轻量化,提升有效容量,系统能量密度高达185Wh/kg,创新热管理使得车辆在冬季续驶里程增加20%。
天工电池,取自“物自天生,工开于人”,哪吒希望借天工将构思表现在电池上,以此守护电池安全标准,该电池将在在哪吒S车型上搭载。

图片来源:哪吒汽车
无论名字有多么花哨,回归本源,一款电池的好坏是取决于安全性、性价比、耐久性以及续航等关键因素。
根据国家应急管理部消防救援局给出的数据显示,2022年第一季度,国内接报的新能源汽车火灾共计有640起,平均下来相当于每天有七辆。而且在储能领域,很多相关电芯的项目已然落地,一旦出现事故,后果将不堪设想。
在追求智能座舱与长续航的当下,安全性作为交通工具最重要的因素是万万不可轻视的,各大电池企业围绕电池安全与续航设计可以说是“八仙过海,各显神通”;而对于车企来说,尽管绝大多数车企都没有自研电芯的能力,但都有围绕电芯进行相关系统集成化定制设计,推出自有的电池品牌。电池全国锂电池正极材料制备与实验室仪器装备是新能源车的心脏,保障其安全与性能的相对优势,将成为未来各大新能源汽车品牌的的核心竞争力。
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