介紹一下2023年硬核的電池技術(shù)

自從19世紀(jì)90年代，索尼正式將鋰離子電池商業(yè)化以來，鋰離子電池技術(shù)的原理和基本構(gòu)型沒有出現(xiàn)革命性的進(jìn)展，但是相關(guān)新材料不斷涌現(xiàn)，關(guān)鍵裝備和生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展，電芯和電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)也不斷創(chuàng)新改進(jìn)，電池單體能量密度從最開始的80Wh/kg到目前近300Wh/kg（實(shí)驗(yàn)室700 Wh/kg），電池成本也逐年下降，這也說明鋰離子電池技術(shù)取得了顯著進(jìn)展。近幾年，隨著新能源汽車動(dòng)力電池的快速發(fā)展，新電池技術(shù)層出不窮，之前有一篇文章匯總整理了近幾年出現(xiàn)的一些新技術(shù)。

（1）超高能量密度

3月1日，小米團(tuán)隊(duì)宣布預(yù)研固態(tài)電池技術(shù)，通過將電解液替換為固態(tài)電解質(zhì)，不僅能量密度突破 1000Wh / L。更大幅提升低溫放電性能和安全性，固態(tài)電池相比普通電池在-20℃下放電性能提升 20%以上；通過在正極底涂固態(tài)電解質(zhì)陶瓷的方式，當(dāng)針刺扎穿電池時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)會下彎將正極集流體包裹起來與負(fù)極隔開，阻斷正極鋁箔與負(fù)極材料的接觸，避免正負(fù)極連通，從而大幅提升針刺實(shí)驗(yàn)通過率，保證使用安全性。

3月17日，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心李泉博士等在李泓研究員和禹習(xí)謙研究員的指導(dǎo)下，研制了一種基于高容量富鋰錳基氧化物正極和超薄金屬鋰負(fù)極的具有超高質(zhì)量比能量密度和體積比能量密度的10Ah級軟包鋰二次電池，經(jīng)中國北方車輛研究所（201所）北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)鑒定試驗(yàn)所的第三方測試，首次放電質(zhì)量能量密度達(dá)到711.30 Wh/kg、體積能量密度達(dá)到1653.65 Wh/L。

研究人員通過拓寬富鋰錳基氧化物的充放電電位獲得更高材料儲鋰容量、采用隔膜涂層技術(shù)解決超薄鋰大面容量沉積可逆性、并探索厚電極、貧電解液、超薄集流體的匹配性應(yīng)用等綜合策略，最終實(shí)現(xiàn)了超高能量密度電池的可逆充放電。

（2）超穩(wěn)電極界面

3月30日，廣汽埃安舉行了彈匣電池2.0槍擊試驗(yàn)發(fā)布會，對彈匣電池進(jìn)行了由前向后縱向槍擊試驗(yàn)，試驗(yàn)條件對比針刺試驗(yàn)更加苛刻。在彈匣電池2.0完成槍擊試驗(yàn)后，持續(xù)釋放煙霧時(shí)間為6分36秒（快速向外界釋放熱量），被擊穿的電芯單體損壞，但是相鄰的電芯僅溫度提升至185攝氏度，未發(fā)生熱蔓延。他們突破性地開發(fā)出“超穩(wěn)電極界面”技術(shù)，通過具有超高穩(wěn)定性、超高耐熱性的納米陶瓷材料，大幅增加了電極界面韌性；復(fù)合集流體材料的應(yīng)用，可以在熱量聚集時(shí)快速坍縮，避免持續(xù)短路；同時(shí)，埃安還在彈匣電池2.0的電解液中加入了耐氧化阻燃劑，高溫激活后，可捕獲燃燒反應(yīng)的自由基，斷絕持續(xù)燃燒的條件。在電芯層面、熱管理層面和硬件安全三重技術(shù)的防護(hù)下，電芯即便發(fā)生熱失控，其升溫速率也能降低20%。實(shí)現(xiàn)了極致的電池安全防護(hù)。

（3）極質(zhì)電解液

4月2日，中創(chuàng)新航發(fā)布了“頂流”大圓柱電池。該電池通過自研結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與化學(xué)體系創(chuàng)新研發(fā)而成。采用了行業(yè)首發(fā)頂流結(jié)構(gòu)與原創(chuàng)“極質(zhì)”電解液技術(shù)，結(jié)構(gòu)內(nèi)阻相較于全極耳結(jié)構(gòu)下降 50%，空間利用率提高3%，能量密度可達(dá) 300Wh/kg，實(shí)現(xiàn) 6C + 快充，電池性能大幅提升。

（4）超長循環(huán)壽命

1月12日，以“聚能躍遷 星耀未來”為主題的星恒電源2023年度戰(zhàn)略發(fā)布會舉行。會上，星恒電源發(fā)布了新產(chǎn)品“金磚電池”，可滿足400公里以內(nèi)電動(dòng)汽車以及家庭儲能等多元化應(yīng)用場景。極簡一體化設(shè)計(jì)是“金磚電池”的一大特點(diǎn)，電池僅有14個(gè)結(jié)構(gòu)組件，工藝先進(jìn)，簡單易加工，成本可優(yōu)化25%。其具有以下優(yōu)勢：一是具備超長循環(huán)壽命，基于磷酸鐵鋰材料可實(shí)現(xiàn)常溫下8000次循環(huán)，45℃高溫循環(huán)壽命依然可達(dá)3000次以上；二是疊加全極耳設(shè)計(jì)，大幅降低電池內(nèi)阻和發(fā)熱量，電能過流能力好，支持3C超級快充；三是采用側(cè)焊激光封口工藝，焊接良率高、激光焊接漏光率低，電池溫升小，可靠性極高；四是采用極耳雙出方案，產(chǎn)品高度可擴(kuò)展性極強(qiáng)，可容納不同的材料體系，擴(kuò)展不同容量。

（5）超大容量

去年年末，億緯鋰能發(fā)布了全新一代儲能電池LF560K。該儲能電池電芯具有560Ah超大容量，單只電池可儲存1.792kWh能量，循環(huán)壽命超過12000次。LF560K電池采用超大電池CTT（Cell to TWh）技術(shù)，即面向 TWh級別儲能規(guī)模的電芯技術(shù)，LF560K電池可減少50%的電芯數(shù)量, 減少47%的電池包零部件數(shù)量，提升30%的生產(chǎn)效率，可實(shí)現(xiàn)電芯及系統(tǒng)層級的成本雙降。

（5）鈉離子電池：超速快充

2月23日，中科海鈉舉辦了以“海鈉百川·共蓄未來“為主題的產(chǎn)品發(fā)布會，總經(jīng)理李樹軍針對不同應(yīng)用場景，推出NaCR32140-ME12圓柱電芯、NaCP50160118-ME80方形電芯及NaCP73174207-ME240方形電芯三款產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有長壽命、寬溫區(qū)、高功率等優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)。并展示了搭載鈉離子電池的思皓花仙子電動(dòng)車，整車配電25kWh，續(xù)航里程252km。

3月30日，天能以“共生·同行”為主題的2023新品發(fā)布會在津舉行，發(fā)布了天能新一代鈉離子電池天鈉T1。電池正極采用層狀氧化物材料、負(fù)極材料采用硬碳材料，匹配鈉離子電池專用電解液，最終在電池層面能量密度大于145Wh/kg，整體循環(huán)使用壽命超過3000次。天鈉T1可以有效解決冬天續(xù)航里程焦慮，零下30℃情況下，電池容量達(dá)到88%以上，0℃以上容量幾乎不損失。天鈉T1高功率放電性能優(yōu)秀，瞬間大電流放電可以支撐15倍容量倍率，同時(shí)還具備15分鐘充滿85%電量的超速快充能力，即用即充，出行無憂。

星恒電源也發(fā)布了具有超長壽命、超快充電、超遠(yuǎn)續(xù)航、超準(zhǔn)顯示、超級安全、超高性價(jià)比等優(yōu)勢的星恒第一代鈉離子電池—“超鈉F1”。星恒以更適用兩輪車鈉電正極、高壓實(shí)/高首效負(fù)極、高效去溶劑化電解液和富業(yè)態(tài)結(jié)構(gòu)電芯四大核心技術(shù)，賦予“超鈉F1”六大性能優(yōu)勢：

循環(huán)壽命方面，可常溫循環(huán)2000次+，更耐用；

低溫性能方面，-20℃容量保持率近90%，遠(yuǎn)優(yōu)于鉛酸；

倍率性能方面，支持2C快充3C快放，充電速度提升15%，動(dòng)力更強(qiáng)勁；

精準(zhǔn)控制方面，SOC電量預(yù)測精準(zhǔn)度高，延長電池使用壽命的同時(shí)，降低用戶里程焦慮；

安全性能方面，通過過充、過放、擠壓、針刺等安全測試均不起火爆炸，安全防護(hù)體系非常全面，安全性更強(qiáng)；

性價(jià)比方面，成本比當(dāng)前鋰電降低約20%，實(shí)現(xiàn)用近鉛酸的價(jià)格，獲得鋰電的性能。

（6）超高速疊片

飛疊：超高速疊片技術(shù)，蜂巢能源第一代疊片技術(shù)效率是 0.6 秒 / 片，第二代 0.45 秒 / 片。而第三代“飛疊”技術(shù)效率已經(jīng)在努力趕超卷繞工藝，達(dá)到 0.125 秒 / 片的效率。相較于蜂巢能源上一代疊片機(jī)，第三代“飛疊”技術(shù)的疊片機(jī)占地面積減少達(dá) 45%，效率提升 200% 以上。第三代“飛疊”技術(shù)還集成極片放卷、裁切、熱壓功能、疊片 CCD 在線監(jiān)測、HI-POT 在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)單片不良全檢。在一致性方面，采用創(chuàng)新壓刀結(jié)構(gòu)，疊片對齊精度提升。

龍鱗甲電池：應(yīng)用熱電分離、空間功能集成設(shè)計(jì)等全新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單體安全和系統(tǒng)安全的全面提升。防爆閥設(shè)置于短刀電芯殼體底部；噴發(fā)物通過 Pack 底部泄壓通道排出，降低內(nèi)部高壓拉弧打火的失效概率。采用電池包熱-電分離設(shè)計(jì)，電氣連接區(qū)域和熱失控泄壓區(qū)域獨(dú)立，電池包底部采用高強(qiáng)鋼，彈性支架結(jié)構(gòu)；采用極致空間，Pack 上蓋與水冷板集成，熱失控排氣空間與底部防護(hù)空間合并，電池包 Y 向熱失控排氣和熱隔離空間縮小。電芯尺寸增加，Pack 成組率突破 76%，實(shí)現(xiàn) 800 公里續(xù)航突破（LFP 體系，磷酸鐵鋰），1000 公里續(xù)航突破（NCM 體系，三元鋰）。采用雙面水冷板設(shè)計(jì)，換熱能力提升 70%，支持 4C 快充?？蓴U(kuò)展 CTC（電芯直接成組到車身），將其一部分結(jié)構(gòu)件和車身共用，減少了材料和重量。龍鱗甲電池將陸續(xù)搭載于 2023 年量產(chǎn)車型。

審核編輯：劉清