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CTP/无钴化/MAB固态 2019电池新技术追踪

   日期:2019-11-12     来源:高工锂电 作者:魏文柱    浏览:2313    评论:0    
摘要:新型电池技术体现出电池企业之间的技术差距,或将加速行业洗牌,进一步提升市场集中度。

(来源:微信公众号“高工锂电” ID:weixin-gg-lb 作者:魏文柱)

补贴退坡与市场竞争加剧双重叠加效应助推动力电池技术革新。

2019年,国内外动力电池技术领域出现了多个创新性的变化,助推动力电池能量密度进一步提升和成本降降低,体现了动力电池技术的发展趋势。

总体来看,动力电池技术发展主要体现在以下几个方面:

一是电芯尺寸、模组结构和PACK设计优化;二是电池材料体系优化升级;三是物联网技术提升动力电池安全性;四是固态电池产业化加速。

与传统电池包相比,新型电池包技术的出现表明当前动力电池市场正在从此前的传统走向创新,从混乱繁杂走向有序集中,从政策推动向市场导向过渡。

与此同时,新型电池技术也体现出电池企业之间的技术差距,或将加速行业洗牌,进一步提升市场集中度。

此外,主机厂也在不断施加其在动力电池技术发展方面的影响力,整车正向开发的需求愈发明显,从而给电池技术发展产生正面影响。

不过,新技术的出现也伴随着一定的风险。随着主机厂对电池性能和降成本的要求越来越高,电池企业在加快研发电池新技术和商业化方面必须更加谨慎,否则可能会因技术激进缺乏足够验证而“引火烧身”。

业内人士认为,随着2020年补贴退去,日韩电池企业的技术方案将会逐渐渗入国内,主机厂也在研发新型电池技术,未来动力电池技术将会呈现多样化竞争,而一些技术领先的电池企业将更具竞争优势。

为此,高工锂电梳理了2019年动力电池领域出现的一些新技术,且看下文:

1、宁德时代:CTP技术全球首发

在2019年法兰克福车展上,宁德时代推出了全新的CTP高集成动力电池开发平台(Cell To Pack),省去池模组环节将电芯直接集成到电池包,与传统电池包形成明显差别。

宁德时代称,由于省去了电池模组组装环节,较传统电池包,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,将大幅降低动力电池的制造成本。

同时,得益于内部结构的化繁为简,CTP电池包能量密度较传统电池包将提升了10%-15%,可达到200Wh/kg以上。

9月,宁德时代与北汽新能源携手打造的全球首款CTP电池包在中国蓝谷正式发布。全球首款CTP电池包将搭载在北汽新能源EU5车型上。

10月,宁德时代与大众(拉美)卡客车公司(VWCO)签订长期战略合作协议。宁德时代将为VWCO提供采用CTP技术的全新磷酸铁锂商用车标准电池包,系统能量密度提升至160Wh/kg。

2、远景AESC:EnOS™操作系统赋能动力电池智能化

4月1日,远景集团正式宣布完成对AESC及其全球基地的电池业务的收购整合,成立动力电池公司远景AESC。

当前,远景集团推出了全球领先智能物联操作系统EnOS™,并将其在智慧楼宇、智慧城市、动力电池业务等场景延伸。

10月22日,远景科技集团在北京召开技术创新日活动,远景AESC阐述了如何利用以智能物联突破动力电池性能与应用边界,利用网络协同打造更多智能场景,并让电动汽车参与到碎片化的可再生能源系统。

远景AESC介绍,通过在动力电池系统内部搭载带有感知功能的芯片,可以全方位提升BMS场景辨识能力,实现网络智能下的主动安全。

同时,具备强大边缘计算能力的BMS系统能够实时检测嵌入在模组中的各种传感器信号,如加速度、形变,及早检测电池异常,做到对电池潜在安全隐患的主动预警。

基于EnOS™操作系统的电池大数据管理系统,BMS还将会主动与公共数据(例如气象、交通、电力设施等)、驾驶行为数据、充放电数据,SOC/SOH等多维度数据进行机器社交和网络协同,不断优化控制策略。在提升电池健康度以及寿命的同时,实现对电动汽车财产以及车主生命安全的保护。

基于EnOS™操作系统,让新机器时代的电动汽车成为移动的个人储能装备,吸纳更多清洁能源。通过与户用储能相互协同,参与家庭能源管理,让电动汽车成为家庭备用电源。

在生产制造环节,基于机器网络的智能协同,可以提升电池生产效率,减少次品生产。

借助EnOS™强大的机器网络系统,可以实现电池状态的全方位监测与分析,确保每一块电池的数据完整性,精准辩识电池生命状态,最大程度简化电池检测筛选工序,以最优成本完成电池在全生命周期末端的原材料循环利用。

3、辉能科技:固态电池产业化加速

2019年,中国台湾固态电池企业辉能科技的“朋友圈”不断扩大,加速推进其固态电池产业化。

辉能科技于2013年已实现固态电池的量产,先后发布了FLCB、PLCB、BLCB三款产品,早先主要应用在消费电子领域(FLCB就是用在该领域)。近两年来,辉能加速在新能源车领域做重点布局(目前其PLCB和BLCB固态电池均为第一代氧化物类固态电池产品)。

当前,辉能科技应用于电动汽车领域的产品为MAB固态电池包与模块技术。MAB 是指Multi-Axis BiPolar+,是辉能基于其固态电池而自主研发的多轴向双极技术。

据了解,辉能科技通过内部串并联,电芯可以组成一个大的复合式电池芯。它节省掉外部串联所需的打线、金属柄或金属棒等,既降低阻值,减少发热问题的产生。

3月21日,辉能科技与南都电源签署协议,合作初期将面向储能应用的固态锂电池,辉能科技提供生产许可(类高通模式):授权能量密度约240Wh/kg的固态电池电芯生产技术与南都电源,并提供生产所需之核心设备与材料,并协助建厂规划与指导,使南都成为辉能在储能市场独家授权伙伴。

4月,辉能科技与天际汽车签署战略合作协议,双方对于固态电池生产技术的授权计划达成共识。

8月22日,辉能科技和蔚来汽车签署战略合作协议,双方以打造采用辉能MAB固态电池包的样车为短期目标达成共识。

9月20日,辉能科技与爱驰汽车在上海签署战略合作协议,现阶段双方将着重在辉能MAB固态电池包与模块技术的联合研制与优化,及针对MAB电池包开发的先进智能电池全生命周期管理系统。

4、蜂巢能源:方形叠片工艺+四元及无钴材料电池

7月9日,蜂巢能源在保定召开主题为“领创叠时代 守护芯安全”的品牌战略规划及产品发布会。在发布会上,蜂巢能源发布了无钴材料和四元材料两种材料体系的新型电池。

其中,无钴电池主要聚焦降成本,蜂巢能源宣称其无钴材料性能可以达到NCM811同等水平,材料成本降低5——15%,相应带来的电芯BOM成本可以降低约5%。

实现的技术路径有两个,一是掺杂无未成对的电子自旋的特定元素,减弱电子超交换的现象,降低Li/Ni混排,提高电性能;二是掺杂M-O键能大的元素,减缓晶体在充放电过程的体积变化,稳定结构,提高循环寿命和安全性。

同时,蜂巢能源开发出四元正极材料,并基于该材料发布了全球首款四元材料电芯。

据了解,蜂巢能源开发的四元材料,主要是在NCM体系的基础上掺杂Mx,Mx掺杂会使一次颗粒之间的边界强度增强,因此会减少在有害的相转变过程中微隙的形成。使其循环性能优于NCM811材料,同时能实现耐热更好、产气少、安全性更高的特点。

此外,在技术方面,蜂巢能源还展示了其以方形电池高速叠片工艺量产的NCM811电芯。蜂巢能源介绍,传统叠片工艺为每片1秒,而蜂巢一期产线已提升至0.6秒/单工位,二期可实现0.45秒/单工位高速叠片,并且正在开发0.25秒/单工位的超高速叠片工艺。

 
 

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