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从1000公里续航的解决方案看电池路线的一些发展趋势

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导读:1000公里续航,正在成为衡量一家企业电池技术创新的例证。当然,要实现上述续航,绝非是通过堆电池解决的,而是要通过电池材料、系统等层面的创新达成的。

今年以来,包括宁德时代、国轩高科、蜂巢能源等多家电池企业相继公布了1000公里续航的电池解决方案,不过各家技术路线也有所不同,有从系统层面,有从电池材料层面,同时也有从前沿技术方面给出答案。

车企方面,蔚来、智己汽车、广汽埃安等则相继公布了1000公里续航的纯电动车型,这也意味着相关车型已经开始逐步走向量产。其中,广汽埃安在去年11月申报了全新车型Aion LX,NEDC续航高达1008km,采用海绵硅负极电池技术;蔚来汽车在去年年初公布其1000公里续航车型ET7,采用半固态电池技术,有望在今年四季度上市。此外,有消息称,高合汽车也有望在今年推出续航超1000公里的电动车型。

综合梳理对比各家企业给出的1000公里续航解决方案,实际上也可以看出电池路线的一些发展趋势。

宁德时代:系统层面创新+材料迭代

6月23日,宁德时代正式对外发布了CTP 3.0——麒麟电池技术,系统集成度创全球新高,体积利用率突破72%,系统能量密度达255Wh/kg。宁德时代表示,搭载麒麟电池的车型,可以轻松实现整车续航1000公里。

在实现1000公里续航的技术路径上,宁德时代目前公布的是通过电池系统结构创新,大幅提升成组效率和体积利用率,同时搭配高能量密度电芯,在原有电池包体积下,整包带电量明显提升。

实际上,要实现系统能量密度达到255Wh/kg,按照80%的成组效率来测算,其电芯能量密度预计在320Wh/kg附近。因而,小编推测,在实现1000公里续航的解决方案上,除了系统本身创新外,宁德时代的电芯本身也在材料方面较现有指标有明显突破。根据相关消息,预计高镍、硅负极等新材料已经应用到麒麟电池产品中。

按照计划,宁德时代CTP 3.0麒麟电池将于2023年量产上市。目前包括理想汽车、路特斯汽车和哪吒汽车等车企都暗示将在旗下车型中搭载麒麟电池。

国轩高科:半固态电池+硅负极

5月28日,国轩高科工程研究院总院副院长徐兴无在公司第11届科技大会的新品发布环节透露,国轩研发的单体能量密度高达360Wh/kg,系统能量密度达到260Wh/kg的半固态电池今年将装车,“近期在工信部发布的新车目录中可以看到公示。”

据徐兴无介绍,搭载半固态电池的车型,其电池包电量达到160kWh,续航里程长达1000km,车辆百公里加速时间仅为3.9s,“能量密度为360Wh/kg的半固态电池,国轩高科通过材料和工艺创新,正极材料颗粒表面包覆固态电解质、负极使用硅负极、使用新型高安全功能隔膜和高安全液态电解液开发研制而成。”

除了360Wh/kg产品今年将量产,公司研发的400Wh/kg的三元半固态电池目前在公司实验室已有原型样品。

蜂巢能源:硫系全固态

近日,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,未来一旦量产应用,电动车可实现续航里程1000公里以上。

据蜂巢能源方面的消息称,蜂巢是国内首家完成20Ah级硫系全固态原型电芯研发的企业,其全固态实验室采用被业内称为“地狱级开发难度”的硫化物技术路线,在硫化物电解质及其薄膜制备技术、电极与电解质膜接触界面优化、硫化物全固态电池制备能力等方面展开布局,目前已具备固态电解质材料的公斤级自主合成、固态电解质膜连续化制备、全固态软包电芯组装以及新设备开发等自主研发能力,在获得经验积累的同时也针对性地展开了相关专利布局,目前已申请109项专利,其中发明专利93项。

卫蓝新能源:半固态解决方案

去年11月,有报道称,续航超过1000公里的蔚来汽车ET7车型,搭载的半固态电池将由北京卫蓝新能源提供。

据了解,卫蓝新能源已经建设了一条2GWh的规模化固液混合固态动力电池生产线,这个生产线主要生产350-360Wh/kg的新能源车用动力电池。

据介绍,卫蓝新能源当前规模量产的混合固液固态电池,在正负极材料体系上,与现在的液态电池差别不大。主要是基于改性高镍三元、硅基负极材料加上混合固液固态电解质、离子导电膜等这样的材料体系。

车企方面,广汽埃安首款1000公里续航车型Aion LX,在电池技术方面,通过负极掺硅,让电池内部的硅负极片变得像海绵一样柔软有弹性,使硅在充放电过程中的膨胀收缩被限制和缓冲,不会碎裂;同时硅负极片也像海绵吸水一样,让硅负极发挥出大容量的优势,储存更多的能量。涉及技术包括,“纳米复合硅技术”、“自修复功能的粘结剂”、“梯度复合涂布技术”等。智己汽车则通过与宁德时代共同开发“掺硅补锂电芯”技术,双方将共享技术专利,并协同完成各项整车严苛测试,未来将在全球范围内率先应用该电池技术,并量产搭载该技术的动力电池。

综上可以看出,目前在1000公里续航方面,各家企业主要通过材料、工艺、系统创新等几个维度实现,在新材料应用方面,高镍/超高镍、硅负极、锂硫电池以及固液混合电解质等成为电池企业重点突破方向;在系统创新方面,CTP、CTB、CTC等创新持续迭代,不断提升电池系统成组效率和体积利用率,从而实现更高续航、更好性能和更高安全。

来源:电池中国

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