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蜂巢能源全球首发无钴和四元材料电池

http://ganzhou.auto.sina.com.cn 2019年08月19日 15:36 新浪赣州汽车  字号:    

  汽车行业的发展不仅与产品技术息息相关,能源变革也同样在很大程度上决定着行业的前进方向。尤其是在全球倡导低碳出行的当下,汽车产业正从百年之久的燃油车时代,逐步跨入大力发展新能源的电动化纪元。

  然而,动力电池的能量密度,安全性能以及成本,正成为困扰汽车电动化的产业痛点。能量密度关乎电动汽车的续航里程;安全则是电动汽车发展的底线,也是消费者关切的头等大事;而能耗成本能否下降,直接影响着电动汽车在面对传统燃油车时的市场竞争力。

  为有效解决以上痛点,7月9日,长城控股旗下子公司,蜂巢能源对外发布了多款重磅产品——针对不同应用场景的叠片系列电池,以及全球首款无钴材料和四元材料电芯。可以说,蜂巢能源在新技术、新工艺、新材料方面取得的突破,将引领动力电池行业跨入“叠”时代,同时也进一步奠定了中国在电动化浪潮中的领先地位。

  领先行业巨头,率先开创高速叠片电池工艺

  作为长城控股旗下子公司,蜂巢能源可谓师出名门,其前身是长城汽车动力电池事业部,自2012年起便开始开展电芯的研发工作,在2018年2月正式独立,是一家专业从事汽车动力电池材料、电芯、模组、PACK、BMS、储能、太阳能研发和制造的新能源科技公司。

  近两年,随着新能源汽车市场的快速发展,尤其是政策补贴的大幅退坡、动力电池“白名单”的取消,以及安全事故频发等一系列挑战,整个社会和行业对纯电动汽车动力电池的要求不断提高,传统卷绕工艺的锂电池显然有些力不从心了。

  早在今年的上海车展上,蜂巢能源便携高速叠片方形锂电池独立参展,给整个电动汽车行业指明了新的方向。与传统卷绕工艺相比,叠片工艺优势显而易见,其边角处有更好的结构适应性,不仅能量密度可以提高5%,循环寿命提升10%-20%,电池变形和膨胀的几率也大幅下降,具备更高的安全性。可以说,在制作大尺寸、大容量动力电池方面,叠片工艺已成为不二选择。

  蜂巢能源在今年上海车展首次独立亮相

  正因此,叠片式锂电池正成为全球头部企业关于下一代电池的共同选择。据悉,松下、三星SDI、CATL等企业都有在2022年之后导入叠片工艺的计划。之所以这些头部企业要在几年后才导入叠片工艺,是因为叠片速度一直是制约该工艺应用的最大瓶颈。

  而蜂巢能源可谓后来居上,率先实现了高速叠片工艺的应用。据悉,传统叠片工艺为每片1-1.2s,目前蜂巢一期产线已提升至0.6S,二期产线0.45S的叠片速度也已完成验证与样机的开发制作,并且,蜂巢能源还在着手开发0.25S的超高速工艺水平。

  得益于叠片工艺的革新,蜂巢能源根据电动汽车不同的用途,针对性的开发了营运共享、短途代步、城际出行三大应用场景下的系列动力电池产品,可分别配套欧拉R1、R2、WEY P8等车型。此外,蜂巢能源还开发了156Ah和117Ah全新标准尺寸电芯及大模组,单体能量密度达245Wh/kg,且拓展性极强,目前已经开始与国际国内主流车企接触,未来将实现批量供货。

  深入聚焦安全与成本,全球首发新电池材料

  除了革新叠片电池工艺,蜂巢能源在电池材料方面也有重大突破。在现有的三元锂离子动力电池中,正极材料的成本占比达到30%~45%,以NCM523体系(镍钴锰比例)为例,钴在其中的占比达20%。然而作为战略性的资源,钴的价格波动将会直接影响到电芯的最终成本,尤其是当下股市“妖钴”暴涨,更不利于提升纯电动汽车的市场竞争力。

  现今市场主流的三元电池

  因此,在以高镍体系为共识的大前提下,包括宁德时代、松下、LG等国际主流动力电池企业,都在将低钴及无钴化电池作为下一代动力电池的主攻方向。而蜂巢能源基于对于材料体系的前瞻性研发,再次领先全球头部企业,率先发布了全球首款基于无钴材料的电芯产品。

  通过掺杂特定元素,减弱电子超交换的现象,减缓晶体在充放电过程的体积变化,进而提高电性能、循环寿命和安全性,蜂巢能源研发出的无钴材料性能可以达到NCM811同等水平,并且与市场主流的三元材料电池相比,材料成本降低5~15%,相应带来的电芯BOM成本可以降低约5%,会让材料不再受战略资源影响。

  根据蜂巢能源规划,无钴电芯产品将在年底前完成材料开发,在2020年3月完成材料体系的进一步优化,4月实现材料中试,8月体系定型,最终于2021年11月将实现商业化量产。电池成本的降低不仅能减缓汽车厂家压力,终端消费者也会因此受益,可以说,蜂巢能源对该技术的突破必定会影响到整个电动汽车行业。

  上文提到,动力电池的高镍化已经成为行业共识,因此如何平衡能量密度提升之后的安全性能与循环寿命,也成为整个行业必须正视的问题。基于此,蜂巢能源还率先开发出四元正极材料,并发布了全球首款四元材料电芯。

  所谓四元材料电芯,指的是在三元锂电池原有的NCM体系基础上掺杂Mx,这一元素会使晶粒之间的边界强度增强,进而减少在有害的相转变过程中微隙的形成。同三元电池相比,四元电池能实现耐热更好、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。

  据悉,蜂巢能源的四元材料电芯也将在年底前完成材料开发,并于2022年11月实现基于四元材料的电芯商业化量产。尽管从目前来看,蜂巢能源的无钴和四元材料电芯都还处于量产的最后阶段,但其突破性的革新,无疑走在了行业前端,对于解决电动汽车成本居高不下、存在一定安全隐患等,势必会起到相当大的推动作用。

  从高速叠片电池工艺制造的系列电池产品,到全球首款无钴材料和四元材料电芯,长城控股的蜂巢能源正以雄厚的技术实力,不断针对行业发展痛点,在新技术、新工艺、新材料等方面进行突破。可以说,蜂巢能源在踏上“叠”变之路的同时,也在引领整个电动汽车行业进行着划时代的蝶变。

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