2023年,動(dòng)力電池行業(yè)有一個(gè)熱詞是“超快充”。電池產(chǎn)品的充電倍率從2C逐步攀升到4C、5C,甚至6C、8C,你0-80%SOC用時(shí)10分鐘,我0-80%SOC用時(shí)6分鐘。當(dāng)然,有的是量產(chǎn)現(xiàn)貨,有的還是技術(shù)期貨。
與電池技術(shù)升級(jí)同樣吸睛的,是各家企業(yè)的營銷能力見長,這從五花八門的電池名字上就可以看出來:麒麟、鳳凰、金磚、金鐘罩、神行……在極度內(nèi)卷的市場環(huán)境下,取名字的能力也算是一種軟實(shí)力。
過去這一年,動(dòng)力電池行業(yè)推出的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新品牌,層出不窮,琳瑯滿目,總結(jié)起來有以下幾個(gè)特點(diǎn):
其一,快充電池扎堆,多家電池企業(yè)和車企推出了主打快充概念的電池產(chǎn)品。
其二,更多車企加入到自研自造電池行列,并且電池產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)階段。
其三,車企通過發(fā)布電池品牌、發(fā)布專屬電池安全系統(tǒng)等方式,向外界傳達(dá)其對(duì)電池品質(zhì)的重視。
其四,不管是電池材料體系的創(chuàng)新,還是電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新,都沒有停下腳步。
1 快充電池扎堆
續(xù)航焦慮解決之后,電動(dòng)汽車車主的焦慮又轉(zhuǎn)移到補(bǔ)能上。應(yīng)對(duì)方案就是高壓快充,所以,當(dāng)下,快充、超充等新型補(bǔ)能方式已經(jīng)成為新趨勢。
2023年,動(dòng)力電池企業(yè)也紛紛推出快充和超充電池產(chǎn)品。比如,欣旺達(dá)的閃充電池、巨灣技研的鳳凰電池、寧德時(shí)代的神行超充電池、蜂巢能源的短刀快充電池、蘭鈞新能源的辰星電池等。
4月18日,欣旺達(dá)閃充電池新品發(fā)布。它采用欣旺達(dá)自主設(shè)計(jì)的閃充硅材料、高安全中鎳正極和自主研發(fā)的新型硅基體系電解液等關(guān)鍵技術(shù),支持電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航1000km,10分鐘可從20%充至80%SOC。
欣旺達(dá)方形閃充電池已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。發(fā)布會(huì)上,欣旺達(dá)還與極氪汽車旗下威睿電動(dòng)汽車(寧波)有限公司簽署了超充項(xiàng)目簽約儀式,雙方聯(lián)合在超快充電池方面展開深入合作。
6月6日,巨灣技研發(fā)布了一款極速快充(XFC)電池——鳳凰電池。
這款電池有一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)——集成化固態(tài)開關(guān)矩陣及智能控制系統(tǒng),使電池總線電壓切換自如,對(duì)300-1000伏整車電壓平臺(tái)的不同車型,均可在不改變整車原有電氣架構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)極速充電。
此外,基于輕量化超高導(dǎo)熱率低維材料技術(shù)的三維立體熱管理系統(tǒng),冬季可實(shí)現(xiàn)5分鐘從-20℃升至+25℃的極速熱車。
在各項(xiàng)技術(shù)的加持下,鳳凰電池實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量密度260Wh/kg,一次充電續(xù)航可達(dá)1000km,可以實(shí)現(xiàn)最高8C極速快充,0-80%SOC充電只需6分鐘,電池壽命達(dá)到10年或80萬公里。
鳳凰電池將于2024年在巨灣技研(南沙)儲(chǔ)能器件與系統(tǒng)生產(chǎn)基地實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),并有望于2024年底裝車配套。
超充電池的盛宴,寧德時(shí)代也沒有缺席。8月16日,它發(fā)布了神行超充電池,這款磷酸鐵鋰4C超充電池實(shí)現(xiàn)了“充電10分鐘,續(xù)航400km”的快充速度。
寧德時(shí)代借助超電子網(wǎng)正極技術(shù)、納米化磷酸鐵鋰正極材料、超高導(dǎo)電解液配方、石墨快離子環(huán)技術(shù)、極片多梯度分層設(shè)計(jì)等多維手段,使神行超充電池實(shí)現(xiàn)快充與續(xù)航的平衡。
常溫狀態(tài)下,神行超充電池10分鐘可充至80%SOC,在-10℃低溫環(huán)境下也可實(shí)現(xiàn)30分鐘充至80%。寧德時(shí)代在CTP3.0的基礎(chǔ)上提出一體成組技術(shù),使得神行超充電池突破磷酸鐵鋰性能上限,實(shí)現(xiàn)700km以上長續(xù)航。
神行超充電池即將在2023年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),首發(fā)落地車型為奇瑞星途星紀(jì)元。
12月12日,蜂巢能源在浙江湖州舉行第四屆電池日,發(fā)布了多款短刀快充產(chǎn)品,覆蓋2.2C-5C應(yīng)用場景。
在純電領(lǐng)域,蜂巢能源推出了L400和L600兩種規(guī)格的磷酸鐵鋰短刀快充電芯,可以實(shí)現(xiàn)最高4C的充電倍率;贚600的短刀快充電芯將覆蓋3-4C場景,預(yù)計(jì)2024年Q3量產(chǎn);基于L400的短刀超快充電芯將覆蓋4C及更高倍率場景,滿足市場主流800V高壓車型,將于2024年Q4量產(chǎn)。
此外,在插混領(lǐng)域,蜂巢能源發(fā)布了“第二代混動(dòng)電芯”,將已有的62Ah、90Ah、117Ah電芯全系升級(jí)成2.2C快充,同時(shí),推出了面向插混市場的三款首發(fā)新品,分別為超300km續(xù)航混動(dòng)鐵鋰短刀快充電芯、超350km續(xù)航混動(dòng)三元短刀快充電芯和800V-3C混動(dòng)快充電芯。
蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新透露,2.2C的短刀磷酸鐵鋰電池已于2023年10月裝車量產(chǎn)。
此外,蘭鈞新能源基于辰星技術(shù)推出BTL大圓柱電池,產(chǎn)品型號(hào)主打46系,能量密度可達(dá)280Wh/kg,支持15分鐘充電續(xù)航400+km,快充工況下電芯溫升小于10℃。
值得注意的是,2023年12月29日,由巨灣技研主導(dǎo)研制的《極速充電鋰離子動(dòng)力蓄電池單體技術(shù)規(guī)范》等8項(xiàng)極充、快充系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。這是國內(nèi)首批針對(duì)極充、快充鋰離子動(dòng)力蓄電池研制發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。
其中,《極速充電鋰離子動(dòng)力蓄電池單體技術(shù)規(guī)范》首次提出了“極速充電”的定義,即在0~80%SOC充電時(shí)間應(yīng)不大于10分鐘。
2 車企加速電池的自研自造
2023年,越來越多整車企業(yè)加入到電芯的自研自造行列中來。僅12月,就有三家車企——廣汽埃安、極氪和蔚來,接連披露了自研電池的最新信息。
12月12日,廣汽埃安旗下因湃電池智能生態(tài)工廠竣工投產(chǎn),同時(shí)P58微晶超能電池下線。微晶超能電池是指它在傳統(tǒng)磷酸鐵鋰化學(xué)體系的基礎(chǔ)上,引入了更高容量的第二相正極微晶活性材料。
作為彈匣電池2.0系列最新產(chǎn)品,P58微晶超能電池的電芯能量密度為195 Wh/kg,電池包能量密度則達(dá)到146.5Wh/kg,支持續(xù)航里程超過700km;同時(shí),具備3C快充能力,能夠做到充電10分鐘續(xù)航250km以上;循環(huán)次數(shù)大于等于4000次,使用壽命可以達(dá)到150萬km。
廣汽埃安自2017年啟動(dòng)電芯的自主研發(fā)和電芯試驗(yàn)線建設(shè),從2021年開始陸續(xù)發(fā)布彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)、海綿硅負(fù)極片電池、超倍速電池等多項(xiàng)電池技術(shù),P58微晶超能電芯實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)意味著它掌握了電芯全棧自研自產(chǎn)的能力。未來,該電池將賦能埃安與昊鉑兩大品牌車型。
12月14日,極氪發(fā)布800V磷酸鐵鋰超快充電池——金磚電池。
金磚電池在電芯結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新,采用疊片多極耳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使得熱量分布更均勻,控溫更高效;雙鉚極柱導(dǎo)流設(shè)計(jì)的過流能力相比單極柱方案提升100%。此外,金磚電池還采用鋰離子全程加速技術(shù),通過提升鋰離子釋放、傳輸、接收的全程效率,實(shí)現(xiàn)高電壓、大電流下穩(wěn)定高效的充電性能。
極氪工程團(tuán)隊(duì)還對(duì)電池包結(jié)構(gòu)進(jìn)行了徹底改造,采用電芯、上蓋、底板的緊湊三明治結(jié)構(gòu),在電芯之間采用航空級(jí)超薄熱阻隔材料,使得體積利用率達(dá)到83.7%。
得益于極氪自研的全域800V架構(gòu),匹配800V極充技術(shù),金磚電池最高充電功率可達(dá)500kW,最大充電倍率達(dá)到4.5C;在10%~80%快充區(qū)間內(nèi),實(shí)現(xiàn)充電15分鐘續(xù)航增加500km以上。
目前,金磚電池已經(jīng)在衢州極電工廠量產(chǎn)下線,并在極氪007上首發(fā)搭載。在800V架構(gòu)下,搭載金磚電池的極氪007續(xù)航里程達(dá)688km。從金磚電池開始,極氪實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池的自研自造。
12月23日,在2023年NIO Day上,蔚來公布了行政旗艦ET9多項(xiàng)自研技術(shù),其中就包括46105大圓柱電池。已公開的參數(shù)包括:單顆電芯能量密度達(dá)到292Wh/kg,整個(gè)電池包利用率達(dá)到84%,容量達(dá)到120kWh,具有5分鐘充電可續(xù)航255km的5C高壓超快充能力。
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心部件,車企自研電池幾乎是一種必然選擇。盡管這條路并不一定好走,但的確已經(jīng)有越來越多的車企走在了這條路上。
除了自研電池技術(shù)和產(chǎn)品,車企還通過發(fā)布電池品牌、發(fā)布電池安全標(biāo)準(zhǔn)等方式,向外界傳達(dá)它對(duì)電池品質(zhì)的重視。
長安汽車在11月廣州車展上發(fā)布了金鐘罩電池品牌,希望為用戶帶來“長(長壽面)安(真安全)超(超高效)快(快補(bǔ)能)”的體驗(yàn)。
根據(jù)長安汽車電池規(guī)劃,長安汽車將在電芯技術(shù)路徑上,圍繞液態(tài)電池、半固態(tài)電池、固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)三路出擊,為長安金鐘罩構(gòu)建真內(nèi)功、真好用、真價(jià)值三大能力。
11月24日,長安汽車金鐘罩首款標(biāo)準(zhǔn)電芯在時(shí)代長安工廠下線。其主要性能參數(shù)包括:具備4C快充能力,從20%到80%電量充電只需10分鐘,循環(huán)壽命可達(dá)2000次循環(huán)以上,滿足整車10年30萬公里壽命需求。
此外,吉利推出了神盾電池安全系統(tǒng)。這是一整套基于電池,同時(shí)融合架
構(gòu)、整車、智控、云端的無盲區(qū)安全防護(hù)系統(tǒng),以軟硬件融合的方式,為動(dòng)力電池和人身安全構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)護(hù)盾。
吉利神盾電池能量密度達(dá)到200Wh/kg以上,可以在30分鐘內(nèi)充滿80%的電量,使用壽命長達(dá)1000次以上。而吉利銀河L7是首款得到吉利神盾電池安全系統(tǒng)賦能的新能源汽車。
3 創(chuàng)新無止境
說到動(dòng)力電池材料體系的創(chuàng)新,首先不能不提的是寧德時(shí)代。
4月19日,2023年上海車展第二天,寧德時(shí)代以一場8分鐘極簡發(fā)布會(huì)宣告了一項(xiàng)創(chuàng)新前沿電池技術(shù)——凝聚態(tài)電池,單體能量密度能達(dá)到500Wh/kg。
凝聚態(tài)電池不是半固態(tài)電池,而是另外一種材料體系的創(chuàng)新。
針對(duì)超高比能化學(xué)材料的電化學(xué)反應(yīng)變化,寧德時(shí)代采用了高動(dòng)力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì),構(gòu)建微米級(jí)別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)鏈間相互作用力,在增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí),提高電池動(dòng)力學(xué)性能,提升鋰離子運(yùn)輸效率。此外,凝聚態(tài)電池還聚合了包括超高比能正極、新型負(fù)極、隔離膜、工藝等創(chuàng)新技術(shù)。
凝聚態(tài)電池技術(shù)首先進(jìn)行民用電動(dòng)載人飛機(jī)項(xiàng)目的合作開發(fā)。寧德時(shí)代稱,車規(guī)級(jí)應(yīng)用版本可在2023年內(nèi)具備量產(chǎn)能力。
這種高比能的動(dòng)力電池產(chǎn)品上車之后,有望改變當(dāng)前三元鋰、磷酸鐵鋰兩種材料體系的動(dòng)力電池產(chǎn)品占據(jù)市場主導(dǎo)地位的格局。
當(dāng)前動(dòng)力電池市場中,磷酸鐵鋰和三元材料是最主要的正極體系。而新型正極材料的主流發(fā)展趨勢是高電壓化,當(dāng)前最具商業(yè)化前景的高電壓正極材料包括磷酸錳鐵鋰、鎳錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、富鋰錳基材料等。
其中,磷酸錳鐵鋰是在磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)上添加錳元素而獲得新型正極材料,兼具較高的能量密度和較高安全性等優(yōu)勢,正在逐步走向量產(chǎn)階段,預(yù)計(jì)2025年全球出貨量將超過30萬噸。
5月19日,國軒高科在第十二屆科技大會(huì)上發(fā)布了全新LMFP(磷酸錳鐵鋰)體系的L600啟晨電芯及電池包。
啟晨電芯采用自研的LMFP材料和電解液,通過共沉淀合成工藝以及摻雜包覆技術(shù)和新型的造粒技術(shù)解決了高溫Mn溶出、導(dǎo)電率低、壓實(shí)密度低等問題。
這款電芯具有240Wh/kg的質(zhì)量能量密度,525Wh/L的體積能量密度,常溫循環(huán)4000圈,高溫循環(huán)1800圈。這款電芯計(jì)劃2024年開始量產(chǎn)。
基于啟晨電芯打造的啟晨電池包,采用了三明治結(jié)構(gòu)的雙面液冷技術(shù)和極簡設(shè)計(jì)思路,體積成組率達(dá)到76%,系統(tǒng)能量密度達(dá)到190Wh/kg。
在不采用三元電池體系的前提下,國軒高科啟晨電池包做到了1000公里續(xù)航,并可滿足18分鐘1800次全時(shí)快充。
相較于電池材料體系的創(chuàng)新,電池的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新更加普遍,應(yīng)用更廣泛,落地也更迅速。
4月18日,中創(chuàng)新航的頂流圓柱電池在上海車展首秀。該圓柱產(chǎn)品有著一體式直連“頂流”結(jié)構(gòu),極耳直連頂部一體式集流盤,相比全極耳結(jié)構(gòu),將電流的流經(jīng)路徑縮短70%,結(jié)構(gòu)內(nèi)阻下降50%,大幅降低高功率充放電時(shí)的發(fā)熱。
頂流式的設(shè)計(jì)可以讓電芯殼體不再充當(dāng)導(dǎo)電部件,電芯采用耐腐蝕性更好的不銹鋼作為殼體,杜絕腐蝕導(dǎo)致的漏液問題。在實(shí)現(xiàn)6C+快充的同時(shí),頂流圓柱電池的能量密度達(dá)到300Wh/kg。
同樣在上海車展首發(fā)的瑞浦蘭鈞問頂電池,也是在極耳上做文章。它縮短了極耳長度,改變其與轉(zhuǎn)接片的連接方式,采用一體化焊接技術(shù),使得電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一體化的連接,把原有的頂部空間由15mm縮減到8mm,使空間利用率有效提升7%以上。
官方信息顯示,搭載問頂電池的電芯可以讓新一代磷酸鐵鋰電池續(xù)航里程突破700公里,讓中鎳三元電池續(xù)航里程突破1000公里,高鎳三元?jiǎng)恿﹄姵乩m(xù)航里程有望突破1200公里。
正力新能5月發(fā)布了一款動(dòng)力電池系統(tǒng)解決方案——乾坤電池,系統(tǒng)能量密度達(dá)到260Wh/kg。這款電池最大的亮點(diǎn)在于其首創(chuàng)的極柱冷卻技術(shù)以及單顆電芯可拆卸的可更“芯”技術(shù)。
極柱散熱技術(shù)和雙重液冷技術(shù)使冷卻效率提升58%,使得系統(tǒng)具備7分鐘6C超級(jí)快充的能力。極柱卡接技術(shù)區(qū)別于現(xiàn)有焊接工藝,且采用了無結(jié)構(gòu)膠設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)全生命周期電芯可拆卸,既實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)的高度集成,同時(shí)也方便后期維護(hù)。
電動(dòng)汽車消費(fèi)者希望不再有安全焦慮、續(xù)航焦慮、補(bǔ)能焦慮。電池安全系數(shù)沒有上限,能量密度、充換電速度目前也沒有看到上限,所以,動(dòng)力電池的創(chuàng)新也不會(huì)設(shè)限。
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