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沒想到,蜂巢的新電池是這樣“無鈷”

2020-05-20 10:15:31


5月18日晚,蜂巢能源正式發布了兩款無鈷電池產品:115Ah和L6薄片無鈷長電芯。據了解,這兩款電池是全球首先發布基于無鈷材料的電芯產品,具有高循環壽命、高安全性和高能量密度的核心優勢,可實現最高達880km的續航里程。

說道鈷這個元素,其在地殼中的含量較低,豐度僅為 0.0025%,全球陸地鈷的儲量約為710 萬噸,區域分布卻十分集中,剛果(金)在全球鈷儲量的占比為 52%,其他國家和地區儲量占比則較低。在全球目前的鈷元素消耗中,約50%左右用在鋰電池上,包括車用鋰電池以及消費類電子用的鋰電池。隨著爱彩人彩票汽車的迅猛發展,鈷的需求量也在持續激增。另外,作為動力電池正極材料中的重要元素之一,鈷不但可以穩定材料的層狀結構,而且可以提高材料的循環和倍率性能。特斯拉CEO馬斯克多次提到降低電池中鈷的使用比例,甚至是無鈷的電池方案,也正是表達了汽車企業需求端對于擺脫資源約束的迫切性。全球電池供應商和車企都在想各種辦法減少鈷在三元電池中的含量。

蜂巢能源總經理楊紅新在發布會上表示:“2000年,日本科學家就已經證實了無鈷電池的可行性,但+2價鎳離子在實際工作過程中容易占據鋰離子的位置,使得鋰離子無法成功脫嵌,造成鎳鋰混排的現象,蜂巢能源通過三項核心技術解決了這一技術難題。”而這三項核心技術分別是陽離子摻雜技術、單晶正極技術與納米級氧化物包覆。

陽離子摻雜技術

通過擁有強化學鍵的氧八面體來提升材料自身的強度、電壓與能量密度上限,使得其無鈷電池的工作電壓能夠達到4.3-4.5V,能量密度對比磷酸鐵鋰電池提升了40%,電池能量的輸出功率也得到了顯著提升。

單晶正極技術

單晶正極材料的壓力強度是多晶正極材料的10倍,在電池的充放電過程中,多晶正極材料往往容易出現微裂隙,而單晶正極材料能夠保持較好的穩定性,使得電池不易出現容量衰減。

 納米級氧化物包覆

在無鈷材料的合成過程中,蜂巢能源還為其單晶正極材料添加了一層納米級的氧化包覆物,可以減少正極材料與電解液的副反應。該技術可有效改善高電壓下的材料循環性能。

 除此之外,在電芯的核心技術之外,蜂巢能源也在生產工藝、PACK封裝工藝與工廠等方面做出了技術突破。首先,蜂巢能源采用了疊片生產技術,提高了方形電芯的內部利用率,同時由于疊片過程中,生產工藝對極片的形變更小,電芯的理化結構會更加完整,擁有更高的壽命。具體到數據方面,楊紅新指出,疊片工藝生產的電池比卷繞式工藝生產的電池的能量密度提升了5%,而循環壽命則提升了10%。

在PACK封裝工藝方面,蜂巢能源采用了矩陣式的成組結構,成組效率達到80%,比刀片電池與CTP電池包70+%的成組效率更高,采用無極耳設計電池的內阻,同時蜂巢能源還采用了上下雙層冷卻技術,能夠幫助電池包精確控溫。

最后在生產工廠方面,蜂巢能源去年在常州金壇落成了“車規級AI智能工廠”,規劃面積達到54萬平方米,規劃產能18GWh。蜂巢能源針對缺陷率、環境控制、毛刺控制、金屬異物檢測與過程追溯五個方面進行了車規級的優化,指標要求均比一般動力電池工廠高出一個數量級,而AI能力則主要體現在單工位維度檢測、跨生產環節檢測與智能維護檢測三個方面,提升了產品的可靠性與一致性。

到現在為止,市面上的爱彩人彩票汽車動力電池主要以鋰電池為主,一種是鎳鈷錳(NCM)、鎳鈷鋁(NCA)為主要材料的三元電池,以能量密度高,續航能力強著稱,但安全和使用壽命上卻大打折扣,另一種則是磷酸鐵鋰電池。;雖然安全性較好但是續航里程不盡人意,雖然可以通過結構設計創新來增加容量,但是增加重量帶來的電耗也將隨之增加。

 而作為蜂巢能源的技術結晶,此次亮相的兩款無鈷電池也打破了能源材料的束縛,首先,第一款產品是是基于590模組的電芯設計,容量為115Ah,電芯的能量密度達到245wh/kg,續航600km;這款產品的特點,是在通用化電芯尺寸設計基礎上完成的。它能夠搭載到目前大部分新的純電平臺上,在整車端能夠實現15年120萬公里的質保,計劃2021年6月份推向市場。

而第二款則采用了薄片長電芯設計,容量226Ah。目前,這款產品正在與車企合作開發,在矩陣式PACK設計支持下,搭載這款電池的車型續航里程可能能夠達到880km,該產品預計能在2021年下半年實現量產。

安全方面,無鈷電池產品已經通過了國標和歐標的全部安全性測試,在安全性能優于三元電池,以熱穩定方面為例,輕松通過150℃的熱箱實驗。蜂巢能源的無鈷電池產品開創了動力電池的新品類,具備容量更高、壽命更長、安全性更好的特性,解決了電動汽車續航、電池衰減和安全三大痛點。

規劃方面,蜂巢能源以方形疊片電池為主,同時儲備了無鈷電池和固態電池技術。按照規劃,無鈷電池或將于今年三季度量產,固態電池的規劃則在2025年之后。

編輯總結:蜂巢能源無鈷電池的推出,可以說足以撼動當前動力電池產業的格局。曾幾何時,電動車巨頭特斯拉與動力電池大牛寧德時代曾宣稱要聯合打造一種全新的無鈷電池,頓時攪動了國內二級市場,鈷概念板塊大幅下跌,但最終成果卻暫未面世,Model 3則卻采用了磷酸鐵鋰電池。而蜂巢能源無鈷電池的推出則徹底的搶占了市場先機,讓產業的市場格局發生劃時代的改變。當然,蜂巢能源無鈷電池在使用中是否能達到預定效果還是未知,不過它的出現還是振奮了國內動力電池研發者的信心,讓世界了解國內的技術實力,未來我們拭目以待。


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