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动力电池能量密度“竞技赛”愈演愈烈
作者/来源:CNEV-Z
2017-06-12 10:09:02

众所周知,提升产品能量密度是动力电池企业赢得新能源汽车市场的一把“利剑”。为此,当前全球知名动力电池企业都在大力投入研发,通过改进正负极材料、隔膜、电解液等原材料体系及优化PACK结构等,希望尽可能快地提升电芯及电池系统能量密度。

事实上,凭借深厚的技术沉淀及强大的研发实力,一些全球知名动力电池企业在提升能量密度方面已取得了不错成绩,代表着动力电池技术发展的最高水平,同时推动着整个行业技术水平的进步。

2017年以来,媒体陆续公布了特斯拉、LG化学、三星SDI、宁德时代、国轩高科、天津力神、桑顿新能源等国内外知名动力电池企业在高能量密度电池技术方面的新进展、新成果、相关研究项目及未来规划。这让一场不见硝烟的动力电池能量密度“竞技赛”愈演愈烈。

特斯拉/LG化学/三星SDI

近日特斯拉获得了金属空气电池充电技术的新专利。据了解,特斯拉首次于2010年申请金属空气电池方面的专利;在2013年,当特斯拉开始获得该技术的部分专利时,特斯拉进行了充电技术的部分修正;在两周前,特斯拉最终获得了金属空气电池充电技术的专利。

锂离子电池一样,金属空气电池使用了金属材料作为正极,但使用环境中吸取的氧气作为负极。这样的话,电池的重量更轻,使得电池能够获得更大的能量密度。而放到电动汽车上,这意味着更远的续航里程。

值得注意的是,虽然特斯拉获得了金属空气电池的新专利,但这不意味着特斯拉可以马上将该技术应用于批量生产的车型之中。在金属空气电池真正应用于电动汽车之前,这种电池技术还急需解决几个问题,尤其是生命周期以及成本方面的问题。

不过,对于金属空气电池技术的未来,外界还没有达成一致。可能该技术会获得突破性进展,而专利将会发挥巨大裨益;但也有可能锂离子电池的能量密度也将大幅增加,进而淘汰金属空气电池。

1月底,我们宣布开发的“下一代”电池产品,能够为电动车提供600公里的续航里程,而且新电池拥有的“快速充电”能力,充电20分钟便可充满80%的电量。

除了宣布上述电池产品外,三星SDI公司还在北美地区2017国际汽车展(NAIAS)上确认,已经成功开发出改进后的21700圆柱形电池。这种外形像子弹壳的电池及其电池模块,在能量密度、功率输出和性能表现方面取得了很大进步。“这种电池将会在2021年时进入规模化生产阶段。”三星承诺道。

相比较而言,特斯拉公司的2170系列电池已经进入规模化生产阶段,预期能够让电动车续航里程和充电时间达到类似的参数,而三星似乎依然处于追赶阶段中。

LG化学的软包电芯应用于2016年上市的Chevrolet Bolt EV,成为通用在电气化时代具有决定性意义的产品。其承载60度电可达238英里的电池包技术令人赞叹。

Bolt电池包的额定电压350V,总电量为60kwh,总重量为435kg,285L,比能为138wh/kg;电池包的最大输出功率为150kw。Bolt的电池包总共有288个电芯组成,成组方式3P96S。电池包的质保为8年/10万公里,电池的衰减官方给出的范围为10~40%(8年)。不过,40%一般极少发生,GM的热管理做得很好。

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宁德时代/国轩高科/天津力神/桑顿新能源

宁德时代:1月消息,宁德时代“新一代锂离子动力电池产业化技术开发”项目在宁德启动。该项目由省科技厅重点推动,宁德时代与中科院物理研究所等单位联合申报,研发以高镍三元材料为正极、硅碳复合物为负极的锂离子动力电池,可将锂离子动力电池的比能量从目前的150-180Wh/kg大幅提高至300Wh/kg以上,成本也将显著降低。

我们了解到,该项目将在2020年产业化应用,届时开发的高比能动力电池,将把电动车续航里程提升一倍,达到450-500公里。该项目的实施将有效提升动力蓄电池产业国际竞争力,对中国在新能源汽车纯电驱动技术领域实现弯道超车,大力提升电动汽车产业技术水平具有显著推动作用。

国轩高科:1月,在接受特定对象调研后,国轩高科透露,公司正加快产品技术升级,磷酸铁锂单体电芯电池能量密度将能达到150-160wh/kg,满足成组后电池系统大于115wh/kg的技术标准;公司新一代三元正极材料产线已开工建设,预计2017年度投产,届时公司将完成高比能量三元正极材料的自给。公司三元电池能量密度将进一步提升10%达到195-200wh/kg。

国轩高科还表示,根据公司入围科技部2016年第一批国家重点研发计划项目,公司将紧抓新能源汽车新一轮技术变革机遇,超前部署研发下一代技术。到2020年,实现下一代高比能动力电池量产,单体电芯能量密度大于300Wh/kg,循环寿命超过1500次,并在快充、倍率性、一致性等多项性能指标上实现技术突破。

2016年以来,为满足欧美高端整车技术要求以及国内整车量产配套需求,公司通过对新的材料新工艺的研究,不断优化电池尺寸设计和配方设计,引入石墨烯等新型导电剂,将电池容量提升了20%。

在快充电池技术方面,相继完成系列满足3C、5C、10C连续充电的快充、高容量动力电池产品。目前,公司磷酸铁锂电池能量密度达到150Wh/kg,三元体系电池达到180wh/kg,为公司2017年全面高质实现产能提升打下了扎实基础。

天津力神还表示,在“十三五”期间,公司面向国内外重点大客户,通过对正极材料、负极材料的创新应用持续提升电池容量、能量密度。2017年将开发出符合VDA标准、比能量200Wh/kg以上产品,到2018年进一步将动力电池能量密度提升到300Wh/kg,2020年开发出350Wh/kg动力电池产品,技术水平处于国际一流水平。

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