突破 |880公里超长续航即将实现?蜂巢能源无钴电芯技术不是噱头!
发布时间:2020-05-19 14:46:43
关键词:动力电池

华龙期货近年来,在国家新能源线上配资 财政补贴政策的引导下,以及消费者对长续航里程车型的诉求,动力电池技术正朝着“高镍低钴”甚至“无钴”的方向发展。其实,对于电池生产企业和车企来说,无钴还是降本利器,在目前三元电池材料(NCM、NCA)中,钴都是最为昂贵的,且因钴资源较为稀少,价格极易被操控。


然而,“无钴”虽好,但能做到却非常不易。早在20年前,电池专家就曾提出过“无钴”概念,直到现在几乎所有主流三元电池技术体系中,钴都不可或缺,这主要因为其在电池正极材料中不仅扮演着稳定材料的层状结构的角色,而且可以提高材料的循环和倍率性能。


正如前述所言,为追求长续航和降低成本,以及摆脱资源依赖,“去钴”道路从未停止,电池材料中钴的含量从最初钴酸锂华龙期货中的59%,到目前NCM811中的7%,含量一直在降低,但想要彻底变为0还存在巨大挑战。


事实上,今年年初特斯拉宣布其最新一代高镍电池钴含量会进一步降至3%以下,客观上已经相对“无钴”。5月18日,蜂巢能源举办了“《无钴?芯未来》线上发布会”,正式对外发布了两款零钴电芯:115Ah容量无钴电芯和L6薄片无钴长电芯。


蜂巢能源“无钴电池”落地,无疑会让业界产生疑问?强如特斯拉,尚且只能将钴控制在3%左右,蜂巢能源作为新势力,如何实现0的?到底是“真无钴”还是“假无钴”搞噱头?


探究这一问题,我们不妨从其发布会上配资公司 无钴电池的技术解决方案去寻找答案。


“通过单晶无钴材料技术、叠片电芯设计技术、矩阵PACK设计技术和车规级AI制造等材料、工艺、设计及制造多个环节密切配合,才诞生了‘无钴电池’。”蜂巢能源总裁杨红新在发布会上介绍道。


“层状材料镍锰酸锂因为能量密度较高,技术可行而被寄予厚望,且从理论上证明了镍锰酸锂是一种有前景的材料。”杨红新表示,蜂巢能源意识到,如果能克服这些困难,把这种材料成功带到量产应用阶段,必将推动“无钴”技术及行业的巨大进步。电池中国网猜测,蜂巢能源“无钴电池”应该是采用了“镍锰酸锂”技术路线。


事实上,蜂巢能源对于“镍锰酸锂”技术路线的判断与中国科学院物理研究所研究员黄学杰不谋而合。2019年,黄学杰在参加行业会议时也指出,从降低材料成本,提升能量密度角度,其研究团队也认为“镍锰酸锂能量密度高、成本更低,更适合做“无钴”,未来在电动乘用车应用方面较三元和磷酸铁锂都有优势”。但该技术一直未曾变为现实,也是囿于其技术、设计、制造难度。


三项关键技术 突破“无钴”材料技术瓶颈  


据杨红新透露,在其无钴电池研发生产过程中,有三项技术是实现突破无钴技术瓶颈的关键:阳离子掺杂技术、单晶技术和纳米网络化包覆技术


第一项技术:阳离子掺杂技术。据杨红新介绍,蜂巢能源采用了两种化学键能更强大的元素,替代钴,掺杂到材料中,通过强化学键稳定氧八面体结构,该技术减少了锂镍混排,大幅改善了材料的稳定性,并可以在4.3-4.35V电压下稳定工作。该技术可以提高材料的上限电压,实现能量密度比磷酸铁锂提高40%,还增强了材料的稳定性。


第二项技术:单晶技术。华龙期货电池在极片制作过程中,为了在有限的壳体空间内加入更多的活性材料,要经过高强度辊压。与多晶材料相比,单晶材料在辊压过程中具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,耐压力强度可以提高10倍。正是这种稳定的晶体结构,为无钴材料带来超长的使用寿命,电芯寿命可以比多晶高镍三元高出70%。


第三项技术:纳米网络化包覆技术。蜂巢能源在无钴材料的合成过程中采用纳米网络化包覆技术,在单晶表面包覆一层纳米氧化物,可以减少正极材料跟电解液的副反应。该技术有效地改善了高电压下的材料循环性能。


工艺设计及PACK创新 电池包整体性能提升  


当然,材料设计只是第一步,无钴电芯的工艺设计和制造都是新挑战。


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工艺端,蜂巢能源使用叠片工艺华龙期货设计,有效提高方形电芯内部的体积空间利用率。且叠片层状结构可以使极片的平整度更好、应力更均匀、膨胀变形也更小,该设计可以使无钴电芯在能量密度方面再提升5%、循环寿命上再提升10%,相较卷绕工艺安全性也更高。


PACK端,蜂巢能源采用矩阵PACK设计,将电池包划分为两个矩阵网格,将长的薄片无钴电池,规则排列在网格内,在电池包内部组成大型矩阵模块,矩阵跟矩阵之间相互关联又相互独立,正常工况时能够保证整个矩阵模块的刚度,在非常规极端工况下,比如说侧碰,则能够通过多个电芯分散撞击力,保证电池包和整车的整体安全。


华龙期货值得一提的是,矩阵式PACK设计,成组效率也有所提高。“在保证安全性的前提下能够做到80%的成组效率,”据杨红新介绍。


作为新生事物,新能源线上配资 安全问题一直是业界关注的重点,尤其是在近年来新能源线上配资 频繁自燃的情况下,安全是电池乃至车企都绕不过的一道坎。


而在安全比对上,最好的办法就是与现有主流技术配资 进行比较。在比亚迪的“刀片电池”发布会上,比亚迪就拿其“刀片电池”与传统主流三元电池和普通磷酸铁锂电池进行了“针刺”实验对比。在蜂巢能源“无钴电芯”发布会上,蜂巢能源也进行了类似的对比。


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蜂巢能源表示,无钴电池配资 已经通过了国标和欧标的全部安全性测试,测试表明其安全性能优于三元电池。以热稳定为例,无钴电池轻松通过150℃的热箱实验未起火。而同样条件下,普通高镍三元电芯140℃高温静置半小时,就会发生起火现象。


两款“无钴”电芯亮相 可满足880km续航需求  


发布会上,蜂巢能源正式推出了两款无钴电池电芯,其能量密度分别为240Wh/kg和245Wh/kg。


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据蜂巢能源介绍,容量为115Ah的无钴电芯,能量密度达到245Wh/kg,该款配资 是基于通用化电芯尺寸设计基础完成的,因而能够搭载到目前大部分新的纯电平台上。此外,出色的循环寿命和日历寿命特性,使得这款电芯在整车端能够实现15年120万公里的质保,将于2021年6月推向市场。


另一款无钴电芯被蜂巢能源内部代称为“L6”——L是Long cell的英文缩写, 6代表600mm左右的长度。L6薄片无钴长电芯,容量226Ah,能量密度为240Wh/kg。蜂巢能源表示,该款电芯正与某线上配资 企业一款高端车型做适配性开发,在矩阵式PACK设计支持下,可以实现880公里的超长续航。这款配资 预计在2021年下半年量产。


华龙期货2020年注定是不凡的一年,动力电池行业亦如是。各家企业在无钴的道路上争先恐后,或许都是希望踩着三元的肩膀,在下一场技术乃至市场争夺中占据主动权。


华龙期货特斯拉原本计划在今年4月的“电池日”发布其电池技术最新进展,其中业界猜测其“无钴电池”新技术将在电池日上亮相。但受疫情影响,特斯拉“电池日”也一再推迟,其“无钴电池”技术仍未露面。


华龙期货宁德时代在其2019年业绩说明会上也透露,公司有自己的“无钴”电池技术储备,目前研发进展顺利,正在想办法搞好供应链,“因为是一个全新的、颠覆性的配资 ”。可以看出,宁德时代也正在积极布局“无钴”电池技术,希望在新一轮技术竞争中继续保持领先地位。


蜂巢能源抢先亮相“无钴电池”成品,也意在向外界表明其电池技术研发实力。


事实上,在长续航、低成本的趋势下,“无钴电池”“四元电池”都将是重要技术方向。企业之所以不遗余力地推动新技术研发及尽快落地,不外乎这些续航更长、成本更低、安全性更高的“无钴电池”“四元电池”“固态电池”等新电池技术出现,将对三元电池市场格局产生较大冲击,或将重构电池市场格局。因而无论是守擂者,还是攻擂者都把新技术作为重要武器。


稿件来源: 电池中国网
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