百人会论坛先进电池大比拼:宁德时代麒麟单挑大圆柱三雄、半固态PK液态锂金属-电动汽车观察家

百人会论坛先进电池大比拼:宁德时代麒麟单挑大圆柱三雄、半固态PK液态锂金属

电池技术再次出现明显分化,路线泾渭分明。

3月25-27日,2022电动汽车百人会论坛线上举办。每年百人会论坛都会请来市场上最具代表性的电池企业进行发言,今年也不例外。

今年最大的特点是,一度认为趋弱的路线,出现精彩反转:

4680大圆柱电池强势崛起,被松下、亿纬锂能和比克等企业热捧。宁德时代发布麒麟电池,以系统密度高出13%的性能,强势回击

在认为下一代必然是固态电解质的时候,SES抛出了混合液态锂金属电池的概念,将要走“强硬”路线的电解质,拉回了液态;而卫蓝新能源供给蔚来汽车360wh/kg的半固态电池,今年底明年率先量产

当然这些路线能不能走得通,咱们说了不算,市场说了才算。不过,大圆柱46系列、半固态电池和混合液态锂金属电池都还未进入商业化阶段。

因此,《电动汽车观察家》仅盘点各个企业负责人的表态和公开的数据。

01

 麒麟大战圆柱三雄

4680又让圆柱电芯支棱起来。

2020年,中国动力电池中,圆柱电芯占比不足10%;全球市场上,圆柱也仅为23%,明显低于方形和软包。

随着特斯拉全球销量的激增,圆柱电芯才逐渐挽回一些市场份额。特斯拉推出4680之后,圆柱更是声势大振。

在2022年百人会年会上,以4680为代表的大圆柱电芯阵营明显扩大。松下电器、亿纬锂能和比克电池都非常看好大圆柱电芯的前景。

惠州亿纬锂能股份有限公司董事长刘金成用了“行业王者初露曙光”、“绝对安全、经济”、“终极技术方向”这些“相对”概念来力挺大圆柱、46系列。

当然,这种事口头说了不算,钱投了才算。

亿纬锂能放手一搏,已经公告了200GWh的大圆柱和方形电池产能,将于2022年底建成。

能够让三种封装路线都相对平衡的亿纬锂能,投重资押注,必然是看到了圆柱的优势。

刘金成总结了4点优势——极致标、极致可靠、极致制造和极致体系

首先,大圆柱设计制造乃至于回收都可以做到标准化。

其次,大圆柱全生命周期里面结构稳定、零应力。方形电池和软包电池,在它的寿命过程里面会因为膨胀产生内应力、膨胀力,电池内部的结构都会发生改变。“(方形和软包电池)从电池开始到寿命终止的时候,实际上变成了不同的东西,而只有圆柱电池,在电池使用开始到结束的时候一如既往没有变化。”

圆柱电池可以实现极致的制造,“它的供应路径缩短了30%,GWh的生产效率更高,并且我们这个电池实现了镍含量90的化学体系,使用了硅碳,它的体系在目前三元电池体系里面应该是极致体系了。”

比克电池的副总裁樊文光则是拉出了大圆柱的数据:26105的铝壳电芯,B样阶段产品能量密度270Wh/kg,功率密度大于2000W/kg,配套的车型有700公里以上的续航;12分钟之内,可以快充500公里以上的续航,也可以在5分钟之内,充到280公里以上的续航,纯快充循环寿命800次以上。

按照规划,该电芯将在2024年量产,届时能量密度将达到285Wh/kg。

 

46系列的电池,高度从80-120mm不等,能量密度能做到275-300Wh/kg,10-80%的快充,最快的15分钟,最慢的20分钟,还包括一些满足特殊需求的定制化产品,例如快充的性能可做到9分钟以内。

樊文光还给出了需求预测,结合已收到的客户需求结合行业信息判断,到2025年,大圆柱电芯至少会占30%以上的份额,也就是约480GWh,这已经超过了21年全球(动力电池)的总需求量。

松下电器作为特斯拉的主要供应商,也判断4680电池将成为今后圆形电池的主力产品。

面对大圆柱的凌厉攻势,宁德时代也抛出了新产品——麒麟电池作为反攻

根据宁德时代首席科学家吴凯介绍,这是一个系统级别的电池技术,能量密度相比4680系统还要高13%。

根据宁德时代公开的资料显示,麒麟电池采用磷酸铁锂时,系统能量密度超过160Wh/kg、290Wh/L;采用三元体系时,系统能量密度可以做到250Wh/kg、450Wh/L。在相同电芯化学体系和同等电池包尺寸下,麒麟电池比4680系统能多装13%电量。

具体参数,或许宁德时代会在下个月的发布会有所透露。

可见,方形和大圆柱的攻守战已然打响。

02

卫蓝半固态PK  SES锂金属

在提升能量密度和安全性方面,业内都将希望寄托于固态电解质,并将其定位为下一代电池。可就在此时,一家新创企业SES抛出了混合液态锂金属电池的概念,宣布不需要固态电解质也能实现应用锂金属做负极,提升能量密度,同时做到安全。

在SES创始人兼CEO胡启朝看来,除了能量密度,可制造性也非常重要,直接决定了工业化的可行性。成熟的生产制造工艺也是影响电池安全的一个重要因素。如果说从材料到设备到工艺,全部都是新的,意味着电池生产全生命周期内的不可控因素大大提高,大大增加风险。

在胡启朝看来,固态电池的可制造性就严重不足。

因此,在技术路线上,他们选择了高浓度溶剂在盐里面的液态电解液,配合智能控制软件系统监控锂金属电池的健康

SES锂金属电池技术包括三块,第一是Hermes,新材料研发平台。第二是Apollo,是大的车用锂金属电池的工程制造能力。第三是Avatar,是人工智能安全监测软件。

他们制造的小电芯,能够在非常广的温度范围(-30℃到40℃),以及非常广的放电倍率(从10小时放电到10分钟放电),都能够保持非常高的能量密度。

快充方面,可以从10%到90%,做到12分钟左右

他们目前制造的第一块车规级锂金属电池,容量达到107Ah,能量密度为417 Wh/kg、935 Wh/L,重量不到1KG,这个是世界上第一个100Ah以上的锂金属电池,也是全球最大的锂金属电池。

目前,SES在和三家车企,通用、现代、本田,一起进行A样品的联合开发,这也是世界上第一个锂金属里面的车用A样品的开发。按目前的计划,明年进入B样品,后年C样品,2025年正式量产,现在正稳步地往前推进

目前来看,半固态还是领先混合液态锂金属电池一步。

中国科学院物理研究所研究员李泓表示,卫蓝新能源半固态电池应用于蔚来ET7,将在今年底明年初量产,单次充电1000公里、电池包电量达到150度、单体能量密度360Wh/kg。

该电池也能通过针刺、过充、挤压等安全性测试,满足电动汽车的要求。

卫蓝新能源在攻克固态电解质的难题时,选择了原位固态化的技术,通过化学和电化学反应,使液态电解质部分或全部的转化为固态电解质。如果全部转化为固态电解质就是全固态电池,这是一种新的制造全固态电池的研究路径。

李泓表示,通过这种方案他们可以兼容已有的各种正负极材料,也可以兼容大部分的锂离子电池的电池材料,能够解决在循环过程中固态电解质和正负极材料保持良好接触的难题,可以综合平衡电芯充到高电压、安全性、锂枝晶析出以及体积膨胀控制等要求。

基于这些解决方案,他们开发出了一系列电池,包括150Wh/kg的针对大规模储能的本质安全的固液混合储能电池,这些电芯都能通过国标安全性测试,并显著高于国标的表现,包括更高的热失控温度、更高的极限过充、以及通过短路和针刺等测试。

他们还开发了270Wh/kg针对无人机的高比能混合固液电池,目前在能量密度和安全性的兼顾方面具备显著的优点,也通过了安全性测试国标。

另外,卫蓝新能源还开发了300Wh/kg混合固液的动力电池。该电芯在满充态下,完全可以通过针刺测试,也可以通过150度的热箱。其低温性能、倍率特性,都很好的能满足动力电池的要求。

他们还进一步开发了400Wh/kg的混合固液电池,以及开发了能通过枪击实验的创新的电芯和模组的综合解决方案,这是在模组层面首次实现。

虽然这些电池还未量产,就这些数据来看,还是非常能够振奋人心。尤其每当我们认为原有技术达到理论值、临界点的时候,这些技术总会有新的突破,并重新焕发生命力,给人以惊喜。

当然从技术突破到商业化应用仍然有很长的距离要走,我们期待有更多更具突破性的技术走到台前。

本文由 电动汽车观察家 作者:王 凌方 发表,其版权均为 电动汽车观察家 所有,文章内容系作者个人观点,不代表 电动汽车观察家 对观点赞同或支持。如需转载,请注明文章来源。
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