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(huì)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(jí)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(chǔ)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(huì)，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(huì)舉行。會(huì)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(chǔ)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(jí)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(chǔ)能電池LF560K。該儲(chǔ)能電池電芯具有560Ah超大容量，單只電池可儲(chǔ)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(jí)別儲(chǔ)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(jí)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(huì)，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)?；慨a(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(huì)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(jí)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。可擴(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