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  • 2022年度盘点 | 动力电池技术创新“卡位战”

    电动汽车时代的到来,让电池变得越来越重要。电池行业呈现出了蓬勃发展的态势,不仅产能快速提升,迎来TWh时代。更重要的是,新技术的推陈出新不断打破人们过去的认知边界,实现新的突破。

    2022年,中国动力电池领域的创新技术层出不穷,百花齐放。总的来说,中国电池企业在方形、圆柱形和软包电池领域给出了自己有针对性的创新解决方案,展现了越来越强的底层创新能力,成为全球动力电池创新2.0的领导者。

    电池新技术“百舸争流”

    2022年,包括宁德时代、比亚迪、中创新航、蜂巢能源、国轩高科、欣旺达、瑞浦兰钧、亿纬锂能、孚能科技、捷威动力等电池企业正在策动全球动力电池技术创新。

    这一年,宁德时代、比亚迪、中创新航、蜂巢能源、欣旺达、瑞浦兰钧等电池企业发布了基于方形电芯的“麒麟电池”、“CTB刀片电池”、“OS高锰铁锂电池”、“龙鳞甲电池”、“SFC480超级快充电池”、“问顶电池”;亿纬锂能发布了基于大圆柱电芯的“π”电池系统;孚能科技、捷威动力发布了基于软包电芯的“SPS方案”和“海绵系统”。

    站在全球电池技术竞争的大视野下,上述电池企业掀起新一轮动力电池技术创新竞赛。这也让中国动力电池技术开始领跑全球,为全球交通电动化和能源体系变革提供技术赋能。

    一方面,新能源汽车市场加速向千万辆产销级别迈进,新能源汽车应用场景多元化对动力电池技术产生多元化需求,并对高品质动力电池产生强劲需求。

    另一方面,动力电池市场竞争加剧,产能大规模扩充,为了满足客户的多元化需求,电池企业需要丰富公司的产品矩阵,探索新材料和新工艺的应用,保持动力电池技术创新的竞争优势。

    总的来说,电池企业的技术创新普遍从改进材料系统和优化系统结构两个方面进行,在电芯和系统层面进行技术创新,并在差异化解决方案中呈现出许多诸多共性。

    一是,体积利用率进一步提升

    系统结构创新是当前电池企业实现动力电池技术创新的主要路径。

    在此过程中,电池企业通过电池系统结构设计创新,减少系统零部件以减轻电池包重量,实现电池包体积利用率提升,从而提升系统能量密度。

    其中,宁德时代麒麟电池体积利用率突破72%;中创新航One-Stop Bettery体积利用率达75%;蜂巢能源龙鳞甲电池体积利用率达76%;孚能科技SPS大软包电池体积利用率达75%。

    通过多重技术优化,上述电池企业的创新技术可实现采用LFP电池实现整车续航超700km,采用三元电池实现整车续航超1000km。

    二是,快充性能突出

    增加能量密度外,另外一个重要的功能就是电池的快充性能。

    通过改进电芯材料体系,上述电池的创新电池技术普遍支持4C快充甚至更高的快充倍率,实现充电10分钟增加续航300-400km,解决消费者的充电焦虑。

    同时,电池企业也在通过改进冷却技术,提高电池包的低温性能,提高换热效率,使电池包在-20℃低温下能量保持率仍然高于85%。

    三是,安全性能进一步提升

    围绕动力电池技术创新,电池企业把电池安全放在了首位。

    在提升安全性方面,电池企业从电池系统热失控的本源出发来,通过优化电芯防爆阀设计和电芯布置方式,在某个电芯发生热失控时快速实现定向泄压,使喷发物不蔓延至周边电芯。

    同时电池企业普遍采取先进的“热-电分离”设计,让热失控泄压区与电源传送区各自独立,可以降低热失控时内部高压拉弧、打火的失效概率,提升电池包的安全性。

    四是,极致兼容性

    创新电池系统拥有极强的兼容性,可兼容各种化学体系,从而扩大了新电池系统的应用场景和空间,提升了电池企业的产品竞争力。创新电池系统的通用性也大幅提升,适用于多个平台及多种车型,可以为整车企业缩短新车型的研发周期,降低采购成本。

    创新技术层出不穷

    宁德时代:麒麟电池

    6月23日,宁德时代正式发布了 CTP3.0 麒麟电池。宁德时代表示,CTP3.0 麒麟电池系统集成度创全球新高,体积利用率突破 72%,能量密度可达 255Wh/kg,轻松实现整车 1000 公里续航。麒麟电池将于 2023 年量产上市。据介绍,宁德时代通过全球首创的电芯大面冷却技术,麒麟电池可支持 5 分钟快速热启动及 10 分钟快充。

    中创新航:OS高锰铁锂电池

    8月28日,中创新航业内首发OS高锰铁锂电池,该电池采用该热电分离技术,能量密度达到了180Wh/kg,支持整车达到700公里。该电池基于中创新航的One-Stop电池技术来设计和制造,使结构重量降低了40%,零部件数量减少了25%,生产效率提升了100%。

    蜂巢能源:龙鳞甲电池

    12月15日,蜂巢能源发布龙鳞甲电池。该电池采用热电分离、空间功能集成设计等全新技术实现了单体安全和系统安全的全面提升,同时还兼具长续航优势,其磷酸铁锂版本可使电动汽车续航突破800公里。

    孚能科技:SPS方案

    9月9日,孚能科技推出全新动力电池解决方案——SPS。电池系统采用高效液冷板与底盘的一体化设计,半固态大软包电芯直接集成于系统底盘,使系统零部件减少50%,材料成本降低33%,体积利用率增加30%至75%。

    亿纬锂能:“π”电池系统

    12月15日,亿纬锂能发布“π”电池系统。该电池系统基于46系大圆柱电芯,可实现9分钟超快充;在CTP集成技术基础上应用高效复合新型材料和新型胶黏剂,使系统减重10%,能量密度高达260Wh/kg,支持整车续航超1000km;全生命周期NTP。

    瑞浦兰钧:问顶电池

    8月25日,瑞浦兰钧发布“问顶”电池。电池采用了全新的动力电池设计结构。就能量密度而言,该技术可以让方形铝壳磷酸铁锂电池的体积能量密度达到450 Wh/L,较当前400 Wh/L的行业水平大幅提升,支持整车续航突破700km。

    欣旺达:超级快充电池SFC480

    9月3日,欣旺达发布超级快充电池SFC480。该电池采用高电压低钴Ni60正极体系,并采用复合包覆和R元素掺杂技术方案,可以支持的充电功率480kW,充电10分钟续航400km,支持整车续航超700km。

    捷威动力:海绵系统

    8月12日,捷威动力还推出全新系统解决方案——海绵系统。海绵系统采用全浸没式热管理方案,导热性能提高75%,系统内电芯单体间温差小于3℃,安全性满足TP0扩展,体积成组率达到70%,综合成本下降10%

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