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  • 2023年国内动力电池技术创新与发展趋势盘点

    动力电池一直是限制新能源汽车发展的瓶颈。然而,各大动力电池企业和整车厂都在积极努力突破技术难题。2023年,预计以下动力电池技术将引领未来的发展。

    宁德时代—凝聚态电池

    宁德时代推出的凝聚态电池具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等特点,已应用于民用电动载人飞机项目。同时,麒麟4C和AB电池系统也是宁德时代的新产品,用于提升电动汽车的性能和续航里程。这些技术有望在未来对新能源汽车领域产生重大影响。

    比亚迪—刀片电池

    比亚迪的刀片电池是一种超级磷酸铁锂电池,采用了新的电池结构设计。其主要特点是将电芯扁平化设计,长度可达2500mm,从而提高了体积能量密度约50%。

    刀片电池的整车电池寿命可达8年以上,行驶里程可超过120万公里,并且成本相对较低,预计可降低20~30%。

    通过结构创新,刀片电池在成组时可以跳过传统的模组,大幅提高了体积利用率,使得在有限的空间内可以容纳更多的电芯。

    蜂巢能源—龙鳞甲电池

    龙鳞甲电池是蜂巢能源全新一代高安全动力电池系统化解决方案,应用了热电分离、空间功能集成设计等技术,可兼容铁锂、三元、无钴等全化学体系方案,续航里程最高可达 1000+km,覆盖 1.6C-6C 快充体系,还可根据客户需求实现 CTC 设计。

    亿伟锂能—π电池

    亿纬锂能的“π”电池系统具备9分钟快充能力和立体传热技术,有效解决了快充时的发热问题。该系统应用了新型材料,在CTP集成技术基础上减重10%,实现了小空间、低重量和高续航的特点。

    针对乘用车,亿纬锂能提供了多种产品解决方案,包括方形叠片产品、46大圆柱产品和12V/48V电池系统产品。

    欣旺达—闪充电池

    对于全球首款量产峰值480kW充电功率“闪充电池”,欣旺达电动汽车电池有限公司快充产品线负责人何轩在发布会上介绍,有方型和圆柱两种解决方案。

    亿纬锂能的方型电池解决方案可以实现闪充,只需10分钟从20%充电至80%SOC,同时支持系统倒置和热电分离设计。

    他们与国内头部车企深度合作,实现了充电5分钟续驶250+公里。圆柱电池解决方案可以急速快充,10-15分钟即可充电至80%SOC,轻松实现1000+公里续航。

    值得关注的是,闪充电池采用了自主设计的闪充硅材料技术、高安全中镍正极和新型硅基体系电解液技术等关键技术。

    瑞浦兰钧—问顶电池

    问顶320Ah电芯采用了全行业首创的五大创新技术,具备行业领先的五大特性。它的循环寿命超过10000次,日历寿命超过20年;电芯内部空间利用率提升了4.5%,超越了传统的圆柱电芯;直流内阻降低了13%以上,能量效率超过95%;原材料及部件成本节省了5%,同时安全性也得到了全面升级。

    图片来源网络

    问顶320Ah电芯通过缩短极耳长度、改变连接方式和采用一体化焊接技术进行创新,使得电芯体部结构实现了一体化连接。通用技术使得磷酸铁锂电池续航700公里,中镍三元电池续航1000公里以上,高镍三元动力电池有望超过1200公里。

    中创新航—顶流圆柱电池

    "顶流"圆柱电池是基于中创新航One-Stop(OS)极简设计的创新,通过自研结构和化学体系创新而开发。它采用了行业首发的顶流结构和原创的"极质"电解液技术,内阻下降50%。该电池采用高镍三元+石墨体系,能量密度达到300Wh/kg,适用于6C快充应用场景。

    捷威动力—海绵电池

    捷威动力的创新产品采用金属发泡填充箱体边梁,实现补强和吸能效果。电芯通过呼吸变化,类似海绵的压缩回弹。全浸没式热管理方案实现电芯360°热交换,导热性能提高75%。通过气液分离结构和精准控制,实现了热失控定向排气,满足TP零扩展需求。

    动力电池发展趋势

    正极材料朝高镍化发展,逐步降低钴、锰含量

    三元锂电池正极材料通常含有钴,但钴资源稀缺且价格上涨,降低钴含量对成本控制很重要。降低钴含量同时提高镍含量可以提升电池能量密度和降低成本。主流动力电池企业如松下、LG、宁德时代都在研发低钴或无钴化电池。目前,NCM811是已实现量产的含钴最低的镍钴锰三元电池。

    硅基等负极材料是未来发展方向 硅碳与硅氧为主要技术路线

    锂离子电池的负极材料分为碳材料和非碳材料两大类。目前市场主要使用人造石墨和天然石墨作为负极材料。然而,石墨材料的容量已无法满足电动汽车对更高能量密度的需求。

    因此,硅材料被视为提升动力电池能量密度的关键。硅基材料的发展方向主要是硅碳复合材料和硅氧复合材料。

    随着动力电池能量密度要求的提高,硅碳负极与高镍三元材料的搭配成为发展趋势。特斯拉的4680电池采用了高镍正极和硅碳负极材料。宁德时代、松下、LG、亿纬锂能等电池企业都有规划在4680电池技术上增加产能。4680大圆柱电池和快速充电技术有望推动硅基负极的应用。

    图片来源网络

    动力电池结构向大模组、无模组方向创新

    动力电池除了材料迭代外,结构革新是重要的技术发展路径。传统的电池系统装配模式限制了空间利用率,因此厂商在电芯、模组和封装方式方面进行改进。电池一体化成为行业的研究重点,以提升电池系统性能。

    动力电池技术路线呈多元化发展

    全球锂资源有限,我国的钴、镍等资源占比低,可能限制锂离子电池的长期发展。2021年,国家发改委和国家能源局发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,强调新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,呼吁多元化发展储能技术。

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