年度盘点|2022年中国十大动力电池技术“擂台比武”
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2022年,历经重重冲击与起伏,锂电产业依然强韧向上,迎来新一轮的爆发。在产品推动市场规模不断扩大的同时,电池技术也迎来新的突破。从年中至年末,宁德时代、中创新航、欣旺达、亿纬锂能、蜂巢能源、瑞浦兰钧、孚能科技、比克电池、捷威动力、星恒电源等电池企业,均发布了全新的动力电池技术引爆市场。
其中,宁德时代发布了麒麟电池、中创新航发布了OS高锰铁锂电池、欣旺达发布了超级快充电池SFC480、亿纬锂能发布了π电池系统、蜂巢能源发布了龙鳞甲电池、瑞浦兰钧发布了问顶电池、孚能科技发布了SPS方案、比克电池年内两次刷新国内21700电芯容量极限、捷威动力发布了海绵系统、星恒电源发布了超锂S7 Pro。
整体来看,电池企业的技术创新同时兼顾了方形、圆柱和软包三大电池形态,普遍通过结构和材料两大路径在系统和电芯层面进行技术创新,在实现差异化竞争的同时,也呈现出诸多共同之处。
一是结构创新。目前大部分动力电池的技术创新以结构创新为主,即通过对系统结构设计进行升级创新,减少系统零部件以提升电池包体积利用率,从而提升系统能量密度。
如宁德时代麒麟电池采用CTP无模组技术,体积利用率突破72%;瑞浦兰钧问顶电池采用一体化焊接技术,使空间利用与提升7%以上;欣旺达超级快充电池SFC480采用CTP3.0结构设计,使体积利用率大于72%;孚能科技SPS方案采用大软包电芯卧式布置设计,使大软包电池体积利用率达75%。
二是材料创新。2022年锰基电池在锂电池行业可谓是横空出世,引发新能源产业的广泛关注,如中创新航的OS高锰铁锂电池、星恒电源的超锂S7 Pro等产品。除了锰基电池之外,高镍电池等也开始崭露头角。
三是工艺创新。长薄化已经成为锂电池制造的主流趋势,电池尺寸越来越大,卷绕工艺的弊端开始显现,叠片工艺具有的更高的能量密度、更稳定的内部结构和更高的安全性的优势开始凸显。
2022年,中创新航、欣旺达、亿纬锂能等电池企业开始在方形电池产品中大规模采用叠片工艺;同时,因软包电池制造特性,孚能科技、LG新能源等企业也在不断扩大产能,锂电池制造正加速迎来“叠时代”。
四是安全性进一步提升。锂电池安全一直是新能源企业和消费者都非常关注的话题,2022年电池安全依然是动力电池企业进行技术创新的首要要素,为最大程度提升电池安全性能,各大电池企业各显神通。
例如,宁德时代的麒麟电池和欣旺达超级快充电池SFC480都采用了无热扩散技术;中创新航OS高锰铁锂电池和蜂巢能源龙鳞甲电池均采用了“热电分离”技术,
2022年动力电池企业十大电池创新技术一览:
宁德时代:麒麟电池
2022年6月23日,宁德时代发布CTP 3.0麒麟电池。CTP即无模组动力电池包,技术亮点是跳过模组,直接将电芯集成为电池包,既适用磷酸铁锂电池,也适配三元电池,体积利用率突破72%,系统能量密度分别达到250Wh/kg和160Wh/kg,实现整车1000公里续航。
同时,麒麟电池基于电芯的变化,将水冷功能置于电芯之间,使换热面积扩大四倍,将电芯控温时间缩减至原来的一半,有效地阻隔电芯间的异常热量传导,整体提升电芯的寿命安全;
依托电芯大面冷却技术,麒麟电池支持5分钟快速热启动及10分钟快充至80%。
中创新航:OS高锰铁锂电池
2022年8月28日,中创新航发布OS高锰铁锂电池。该电池基于高锰铁锂材料的底层创新,迭代中创新航One-Stop极简电池技术,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%;同时在系统层级搭载了最新的TPP2.0全行业首发的热电分离技术,创新运用了电解液多级成膜及高效修复技术,实现电芯寿命本质突破;系统能量密度可达180Wh/kg,支持整车续航达700km。
欣旺达:超级快充电池SFC480
2022年9月3日,欣旺达发布超级快充电池SFC480。该电池的硬核技术在于材料体系创新、电池工艺创新和关键结构创新。
超级快充电池SFC480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,最大充电功率达480kW,一次充电可实现续航里程700公里,充电5分钟可支持200公里续航,充电10分钟则可支持400公里续航;可以扩展到CTB/CTC平台。
同时,超级快充电池SFC480采用特殊的材料及CTP3.0结构设计,能做到-20℃度的低温下能量保持率高于85%,体积利用率大于72%,且可做到无热扩散。
亿纬锂能:“π”电池系统
2022年12月15日,亿纬锂能发布了新一代大圆柱电池及“π”电池系统。
新一代大圆柱电池能量密度达 350Wh/kg,可实现9分钟超快充;制造效率提升30%,制造成本降低50%;采用90%镍含量与硅碳材料。
“π”电池系统在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;采用“π”型冷却技术,在电芯顶部及左右两侧构建了传热通道,实现三维立体传热,换热面积比达到52.3mm2/Wh,较传统的冷却技术提升2.7倍,解决快充发热问题;可极速泄压,5秒内可排出75%热晗,泄压阀面积占比达42.5%
蜂巢能源:龙鳞甲电池
2022年12月15日,蜂巢能源发布龙鳞甲电池。
龙鳞甲电池采用“热-电分离”设计、底部防爆阀设计和双面冷却设计,换热能力较一般水平提升70%,极大提升电池包安全性;采用蜂巢能源第三代叠片技术“飞叠”,减少了20%的结构件,为电池包减重10-20公斤。
同时,龙鳞甲电池兼容多种材料体系。采用磷酸铁锂电芯的系统体积成组效率提升至76%,续航超过800km;采用高锰铁镍电芯超过900公里;采用三元电芯则超过1000公里,支持4C快充。
此外,通过调整短刀电芯的厚度和长度,龙鳞甲电池可以兼容A00到C级车;还可以覆盖全部300mm-600mm各尺寸电芯,可扩展 CTC、CTB。
瑞浦兰钧:问顶电池
2022年8月25日,瑞浦兰钧推出了全新一代磷酸铁锂电池——“问顶”电池。“问顶”电池采用了全新的一体化焊接技术,实现电芯内部结构一体化的连接,把原有的顶部空间由15mm缩减到了8mm,将空间利用率有效提升7%以上。
通过该一体化焊接技术,使方形铝壳磷酸铁锂电池的体积能量密度达到450 Wh/L,远超当前400Wh/L行业水平,使得磷酸铁锂车型迈入700km续航门槛。同时,可以让新一代中镍三元电池支持整车续航超1000km;还可在储能电池上逐步开发应用。
孚能科技:SPS方案
2022年9月9日,孚能科技推出全新动力电池解决方案——SPS(Super Pouch Solution)。这是孚能科技首次推出软包形态的大尺寸电芯,运用了最新的半固态电池技术,电芯单体最高能量密度可以达到330Wh/kg,加之采用无模组直接集成的技术手段,电池包系统能量密度可以超过250Wh/kg,整车续航里程将超过1000km。
SPS方案采用大软包电芯卧式布置设计,使电池系统部件减少50%,材料成本降低33%,提升体积利用率到75%,系统能量密度超250Wh/kg;SPS 卧式电芯厚度在85 mm到145 mm之间可灵活调节,电池容量涵盖了80 kWh到150 kWh,够满足从轿车到皮卡的车型覆盖;
此外,SPS电池系统的散热效率提升了4倍,同时拥有3000次以上的循环寿命和高达5C的充放电倍率;可以将电芯集成到PACK甚至是集成到汽车底盘,实现CTP/CTC。
比克电池:两次刷新国内21700电芯容量极限
2022年年初,比克电池宣布21700-5.0Ah量产;11月29日,比克电池宣布其21700-5.3Ah电芯已投入市场,进入客户小批量推广阶段。这是比克年内再次刷新国内21700电芯容量极限,开启国内21700电芯量产新格局。
比克21700-5.3Ah电芯采用高镍+硅负极体系,正负极材料应用上进一步创新升级,正极材料的使用上再次突破瓶颈,将Ni(镍)含量提升至Ni90,同时降低Co(钴)含量,负极材料使用高首效硅,以达成正负极效率的匹配,进一步提升了电芯性价比。
在此基础上,比克21700-5.3Ah电芯在保持高容量的同时,依然维持了800周的长循环寿命,-20℃~60℃的较宽温度使用范围和高安全可靠性。
捷威动力:海绵系统
2022年8月12日,捷威动力发布了全球首个浸没式系统——海绵系统。
海绵系统区别于传统的液冷板,采用全浸没式热管理方案,导热性能提高75%,整个系统内电芯单体间温差小于3℃,安全性满足TP 0扩展,体积成组率达到70%,综合成本下降10%。外部箱体/框架采用刚柔相济的二重设计,保证结构刚性强度的同时,在整车发生极端碰撞时,最大限度的保护电芯不被侵入,真正做到了主被动防护兼容。
星恒电源:超锂S7 Pro
2022年7月21日,星恒电源推出了超锂S7 Pro。
超锂S7 Pro采用星恒电源第二代混掺单晶锰酸锂与纳米级磷酸锰铁锂的复合材料配方,从最基础的材料层面入手全方位实现性能升级,结合星恒电源全新升级的PACK技术与天启BMS系统,成功实现超3000次循环寿命、一次充电百公里续航里程、 -20℃ -55℃放电量超90%的稳定输出、保5年用10年的超长质保,以及安全性与智能管理等六大性能优势,在兼顾性能、安全、稳定的同时,全面提升了产品的耐用性。
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