進入2023年,動力電池產(chǎn)業(yè)正處于高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵變革期,除了以三元鋰高性能和磷酸鐵鋰低成本的主流路線外,從材料到形態(tài),技術(shù)路線呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢。
在應(yīng)用端,經(jīng)過多年的發(fā)展,里程焦慮、充電焦慮、安全焦慮已經(jīng)得到了很大的緩解,特殊應(yīng)用場景下的產(chǎn)品性能日益成為大家關(guān)注的焦點,其中低溫氣候環(huán)境下電動車續(xù)航里程大幅縮水是目前磷酸鐵鋰動力電池面臨的最大短板和痛點。
基于此,在經(jīng)過多年潛心研究后,在2023年世界動力電池大會上,欣旺達推出了超低溫鈉離子電池。
通過技術(shù)和材料創(chuàng)新,欣旺達的超低溫鈉離子電池,不但具備超低溫的放電性能,同時具有高的能量密度,高的倍率放電性能以及超高的安全性能,綜合性能優(yōu)異,能夠滿足A00級、A0級、A級BEV 及各級別PHEV 需求。
欣旺達作為一家深耕于動力與儲能電池全場景覆蓋的新能源企業(yè),早在2019年就著手于鈉離子電池的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化布局。
2019年3月,欣旺達與南開大學(xué)陳軍院士團隊合作設(shè)立欣旺達院士(專家)工作站,共同研究新型鋰硫電池、鈉離子電池、固態(tài)電池等關(guān)鍵材料與技術(shù);
2021年7月,成立南開大學(xué)—欣旺達先進電池聯(lián)合實驗室,雙方圍繞鈉離子電池核心材料與技術(shù),開發(fā)高容量層狀氧化物正極材料、長壽命聚陰離子型正極材料、低成本硬碳負極材料和先進電解液;
2022年,欣旺達與容百科技、中科院寧波材料所等單位共同承擔(dān)國家工業(yè)和信息化部重點產(chǎn)業(yè)化項目——鈉離子電池正極材料開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目。
欣旺達創(chuàng)始人王明旺表示,創(chuàng)新是引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的第一動力。欣旺達為突破極致性能和實現(xiàn)極致安全,深耕前沿技術(shù),開發(fā)新材料和新工藝。
欣旺達的超低溫鈉離子電池,是其在以創(chuàng)新為核心實現(xiàn)突破的理念引領(lǐng)下,填補行業(yè)缺口、滿足應(yīng)用端需求的重要產(chǎn)品。
技術(shù)創(chuàng)新+材料升級
超低溫環(huán)境實現(xiàn)性能突破
欣旺達從技術(shù)和材料方面進行創(chuàng)新和突破,直擊動力電池在低溫氣候下放電容量低、續(xù)航里程短等行業(yè)痛點,實現(xiàn)性能上的全面突破。
超低溫鈉離子電池在正極材料、負極材料、電解液三方面取得技術(shù)突破,最終形成一個性能優(yōu)異的電化學(xué)儲能體系,實現(xiàn)了超低溫放電、超高安全性能、高倍率放電、高能量密度的產(chǎn)品目標。
正極材料方面,欣旺達采用當前在產(chǎn)品性能、產(chǎn)線工藝、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度及成本等綜合表現(xiàn)最優(yōu)的層狀氧化物。通過調(diào)控材料成分比例,能量密度提升10%;通過最密堆積填充,壓實密度提升15%;通過增加活性晶面占比,大幅度提升電池動力學(xué)性能;通過材料表面快離子導(dǎo)體包覆,同時提升了材料表面穩(wěn)定性和動力學(xué)性能。
負極材料方面,欣旺達通過與供應(yīng)商協(xié)同研發(fā),滿足電池高能量密度及低溫應(yīng)用場景上的需求。通過孔隙調(diào)控,提高克容量;通過表面修飾,降低反應(yīng)阻抗,提升低溫性能;通過優(yōu)化顆粒設(shè)計,提高壓實密度。
電解液是超低溫電池研發(fā)的關(guān)鍵,欣旺達開發(fā)了新型鈉離子電解液,在負極形成均勻、穩(wěn)定且導(dǎo)離子能力優(yōu)異的SEI膜,降低鈉離子在SEI中電荷轉(zhuǎn)移的勢壘,同時采用低熔點、弱極性溶劑,在低溫下具有高的離子電導(dǎo)率和低的脫溶劑化能,實現(xiàn)了低溫下鈉離子的快速傳導(dǎo),大幅度提升鈉離子電池的超低溫放電性能。
在低溫應(yīng)用場景上,欣旺達超低溫鈉離子電池在零下40°C 1C放電容量是常溫25°C 1C放電容量的80%以上,使得電動汽車在零下40°C都能正常使用,徹底解決了電動汽車低溫續(xù)航里程嚴重縮水的痛點。
在電池性能實現(xiàn)上,欣旺達超低溫鈉離子電池同時具備高倍率放電和高能量密度等優(yōu)勢,10C 放電容量是1C放電容量的90%以上;重量能量密度160Wh/kg, 體積能量密度320Wh/L。
在經(jīng)濟性上,鈉離子電池本身就具有成本上的優(yōu)勢,欣旺達通過自主研發(fā)、與材料供應(yīng)商聯(lián)合開發(fā)、產(chǎn)學(xué)研合作、協(xié)同創(chuàng)新,進一步加強了材料的技術(shù)先進性和成本優(yōu)勢。
在安全性上,欣旺達超低溫鈉離子電池具有超高安全性能,貫穿針刺不起火、不爆炸,過充160%SOC不起火、不爆炸,耐受180°C不起火、不爆炸。
動力電池產(chǎn)業(yè)路線多元化
實際上,欣旺達此次推出超低溫鈉離子電池,高度契合了整個動力和儲能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變革趨勢。
首先,隨著低碳時代的到來和儲能電池的行業(yè)產(chǎn)能釋放,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化大勢所趨。
鈉離子電池的電極材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和更優(yōu)的低溫性能,對于極端氣候擁有更好的適應(yīng)性,安全性高于三元鋰電池。
由于鋰資源緊平衡預(yù)計長期維持、價格波動較大,鈉離子電池憑借其豐富的資源儲備量以及性能上的優(yōu)勢獲得青睞。此前業(yè)內(nèi)一直認為,2023年將是鈉離子電池商業(yè)化元年。
在場景布局上,除了儲能和兩輪車市場外,A00級、A0級、A級BEV對于能量密度的要求略低,成本敏感性較強,與鈉離子電池的特性相對適配。
根據(jù)剛剛發(fā)布的數(shù)據(jù),5月純電動市場的A00+A0級經(jīng)濟型電動車市場崛起,其中A0級批發(fā)銷量15.5萬輛,占純電動的32.0%份額,同比增加16個百分點。
而欣旺達的超低溫鈉離子電池能量密度為160 Wh/kg,完全能夠滿足A00級、A0級、A級BEV 及各級別PHEV 需求。
在產(chǎn)業(yè)化方面,目前欣旺達超低溫鈉離子電池在B樣開發(fā)階段,與四家國內(nèi)主機廠及一家國際主機廠聯(lián)合開發(fā)超低溫鈉離子電池包,2023年Q4進行裝車驗證,第一代產(chǎn)品計劃在2024年Q3批量投產(chǎn)。
其次,滿足全場景需求成為各家電池企業(yè)競爭的關(guān)鍵,促使著整個行業(yè)從材料到形態(tài),技術(shù)路線呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。
除了解決動力電池在極端環(huán)境下性能衰弱的問題是電池企業(yè)生產(chǎn)研發(fā)的主戰(zhàn)場之外,突破續(xù)航里程、充電時間和使用安全性等動力電池特性制約是產(chǎn)業(yè)從“有”向“好”的關(guān)鍵。
對此,欣旺達創(chuàng)始人王明旺表示,欣旺達“在新能源汽車領(lǐng)域,動力電池覆蓋全場景需求,左手混動,右手純電。通過量產(chǎn)一代,開發(fā)一代,預(yù)研一代的開發(fā)策略快速升級產(chǎn)品矩陣,車規(guī)級安全和可靠性是底線。”
基于這個理念,在混動方面,欣旺達構(gòu)建了HEV、PHEV、 EREV的電池矩陣,助力傳統(tǒng)車企實現(xiàn)轉(zhuǎn)型;在純電方面,欣旺達攜超級快充CTX、高比能快充CTX、長壽命快充CTP等多款電池產(chǎn)品,提升純電滲透率。
此外,在閃充方面,欣旺達在早前推出了閃充電池,通過技術(shù)的升級,充電十分鐘可達到80%的SOC以上,家用車不限快充次數(shù),解決用戶補能焦慮和續(xù)航焦慮。
目前,閃充4C電池1.0版本于今年2月份已經(jīng)量產(chǎn),是行業(yè)內(nèi)最早的4C充電電池解決方案;閃充2.0版本已經(jīng)與多家客戶進行合作。
最后,在產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建上,合作共贏成為產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)達成的共識。
王明旺稱,“供應(yīng)鏈合作不是簡單的買賣,是生態(tài)鏈、價值鏈的相互賦能。從上游原材料,中游智能制造到下游市場應(yīng)用,以及電池回收,我們推動全產(chǎn)業(yè)鏈深度融合,與合作伙伴打造共商共贏的生態(tài)。”
作為一家聚焦電芯、模組、BMS和PACK產(chǎn)銷研于一體的綜合性新能源科技企業(yè),欣旺達已經(jīng)完成研發(fā)鏈、制造鏈、供應(yīng)鏈三條鏈數(shù)字化融合,產(chǎn)品研發(fā)端到端的設(shè)計、智能制造大數(shù)據(jù)AI管理、供應(yīng)鏈上下游融合,不斷提升科技賦能。
在回收和環(huán)保方面,欣旺達推進零碳和燈塔工程雙料工廠建設(shè),使用再生鎳鈷鋰等多種材料,在鎳鈷錳材料回收率可以達到99%以上;和合作伙伴一起搭建碳足跡管理平臺以及數(shù)字化電池管理平臺,關(guān)注人文、環(huán)境、產(chǎn)品和價值鏈可持續(xù)發(fā)展。
原標題:直擊應(yīng)用痛點 欣旺達“卡位”超低溫高容量鈉離子電池