开启动力电池“叠时代”

2019-08-16

汽车之友 2019年15期

在海南博鳌刚刚结束的2019世界新能源汽车大会上，全球汽车产业主要相关方达成了博鳌共识：力争到2035年全球新能源汽车的市场份额达到50%，全球汽车产业基本实现电动化转型。如何按时甚至提早完成这个目标，需要依托技术的发展与创新。

電动化趋势倒逼动力电池技术创新

新能源汽车逐步取代传统传统燃油汽车已是一个不争的事实。电动汽车作为最早与传统燃油汽车正面交锋的一员，续航里程、安全性、使用寿命以及总体价格是其必须翻越的四座大山。如何对其核心部件—“动力电池“的技术攻关与产品升级，快速提升产品性能，成为了动力电池供应商与主机厂共同奋斗的方向。一方面，包括能量密度、寿命、快充、低温等核心性能指标正在被逐个攻破，足以支撑起电动车性能超越传统车。另一方面，动力电池的安全和成本，是汽车电动化当下亟待解决的产业痛点，安全是电动汽车发展的底线，也是消费者关切的头等大事，而成本能否下降，直接影响着电动汽车能否真正与燃油车在市场上PK。安全与成本的高压下，倒逼动力电池及产业链企业在现有材料体系的基础上不断探寻新的方向。

正如蜂巢能源总经理杨红新所表示的：“锂电池发展至今，经历了1.0的3C品质时代和2.0的传统动力电池时代，均采用卷绕工艺。现在是时候进入动力电池3.0的叠时代，就是以叠片工艺为特征的新技术、新材料、新工艺、新标准大量涌现的、专门为电动汽车而生的时代。”蜂巢能源的技术路线选择方形叠片电池，作为打破卷绕电池瓶颈的新一代电池工艺。蜂巢能源的高速叠片工艺已完成0.45秒/片/单工位叠片速度验证与样机的开发制作，最终效率目标预计2023年达到单工位0.25秒/片。相比同类型卷绕工艺电池，蜂巢能源的叠片电池能量密度提升5%，循环寿命提升10%，成本降低15%。

“无钴”与“四元”的内部竞赛

通常对于电池生产企业来说，掌握并占领单一领域技术高地是首要计划。但蜂巢能源似乎并不这么认为，其基于对材料体系的前瞻性研发，令其敢于同时双线布局“无钴”与“四元”两种正极材料技术路线研发。并初步形成了企业内部的良性研发竞争，极大地提高了研发效率以及拓宽了应用场景。

“无钴”材料电池研发是基于现有三元体系的锂离子动力电池中，正极材料的成本占比达到30%～45%，这其中，以 523体系为例，钴在其中的占比达20%，作为战略性的资源，钴的价格波动将会直接影响到最终电芯的成本，也将影响到最终主机厂商品汽车的价格与利润。蜂巢能源所发布的全球首款基于无钴材料的电芯产品，无钴材料性能可以达到NCM811同等水平，通过掺杂技术改进了无钴材料在充放电的可逆性和结构稳定性，电压平台达3.87V，比811高出0.04V（3.83V），而材料成本降低5～15%，相应带来的电芯BOM成本可以降低约5%，且会让材料不受战略资源影响。预计2020年第三季度将实现无钴电芯的SOP。

在协助合作伙伴有效降低成本的同时，蜂巢能源并没忽略主机厂对于电动汽车更高续航的需求。正如清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高所指出的：“目前最为紧迫的一项任务就是如何把安全的平衡点提升到300Wh/kg的能量密度。”为了提升能量密度，动力电池的高镍化已经成为行业共识，但是安全永远是汽车行业不变的首要条件。为此蜂巢能源同时发布了全球首款四元材料电芯。其在NCM三元体系的基础上掺杂Mx材料，减少在有害的相转变过程中微隙的形成。使其循环性能优于NCM811材料，同时能实现耐热更好、产气少、安全性更高的特点。最终呈现在动力电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。该产品预计比“无钴”材料电芯晚一个季度实现SOP。