鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2023年01月03日
動力鋰電池行業最新技術趨勢匯總
圍繞著材料、工藝、結構,2020年至今電池行業有很多技術點的創新,部分技術已經實現了應用,另一部分創新會成為未來的主流趨勢,基于這些技術的創新點,我們可以預測一下接下來電池行業會發生什么變化?
CATL推CTP、CTC方法及電芯材料體系布局
CATL針對能量密度、體積利用率、成本等等指標的優化,推出了CTP和CTC方法。
第一代CTP方法,已經應用到Model3、蔚來等多款車型,較傳統電池包而言,體積利用率將提升15%-20%,零部件數量減少40%。
CATL正在規劃的第二代平臺化的CTP電池系統也將于2022年到2023年投放市場,并將針對從A00級到D級全系車型推出第三代系列化的CTP電池系統。
CTP之后就是從電芯集成到底盤的CTC方法,CTC技術將重新布置電池,導入三電系統,集成化程度更高,CATL我國區乘用車解決方法部總裁項延火表示將在2025年前后推出,第五代智能化的CTC電動底盤系統也將在2028年前后推出。
通過結構優化提升能量密度空間比較有限,所以CATL另一個重點放在了材料體系上,經濟型車型優選磷酸鐵鋰體系,性能型市場以高壓三元、無鈷材料為主,更高端市場選用高鎳材料。全固態鋰金屬電池和無金屬正極材料也是CATL長期布局的重點。
比亞迪刀片電池
比亞迪的刀片電池實質上是CTP方法的一種應用,通過增大電芯長度、省掉模組的方式,進一步提升電池包的集成效率,將空間利用率從40%提升至60%,利用電芯充當電池橫梁來保證結構強度的同時成本降低30%。
按照汽車保險數據,磷酸鐵鋰的刀片電池已經應用在比亞迪D1、E6和漢等車型上,未來也會慢慢開始外供,已經確定的供應對象有一汽紅旗。但是根據比亞迪銷售公司副總李云飛透露的消息,幾乎所有的汽車品牌都在談刀片電池的合作,2021年下半年就會有國際品牌刀片電池車型上市。
目前重慶、長沙、貴陽和蚌埠四個基地規劃了刀片電池的產量。重慶基地已經有20GWh的產量,預計新增產量15GWh,長沙基地4條產線預計在今年三月中旬也將全部投產,貴陽廠七月投產,蚌埠基地一期10GWh產線2020年開始建設。至此,有關刀片電池的產量,目前已經規劃近85GWh。
國軒高科JTM技術、硅負極+預鋰化
傳統工藝先做成電芯,再到模組、PACK,JTM技術省去電芯組裝這一過程,直接從卷芯到模組,卷芯通過導電組件相連,串聯放置于鋁殼中組成一個大電池,大電池相當于一個模組直接放置在電池包里。按照國軒的說法,簡化的制造工程使得JTM磷酸鐵鋰電池實現和鉛酸電池相近的成本。
除了JTM技術,國軒還在最新公布的210Wh/kg磷酸鐵鋰電池體系中應用了硅負極材料和預鋰技術。硅負極提升電芯的克容量,預鋰化彌補鋰電池首次充電過程中鋰的大量損耗。
按照國軒的宣傳,預鋰技術可以大規模應用,硅負極雖然也達到了應用的狀態,但是基于課容量和壽命的平衡,目前還沒到達最理想的狀態,JTM技術應該會在之后的產品中逐漸應用。
蜂巢能源:果凍狀電解質、無鈷正極材料
蜂巢能源在電池日上公布的果凍電池,應用了新型的果凍狀電解質的鋰電池,是一種基于無鈷正極材料和電解液材料的創新。
由于其采用的是基于凝膠型的電解質,和電極表面的貼合使得導電性能更好,聚合物電解質即便有所損傷也能自行愈合,并且它具有普適性,高鎳、中鎳、無鈷電池都適用。在保證電性能和安全性能的前提下,能實現幾乎不降低電性能的同時阻止熱擴散。
在正極材料上,蜂巢能源主推其開發的無鈷材料,通過陽離子摻雜、納米網絡包覆、單晶化技術,實現耐壓更強、結構更穩定,為動力鋰電池帶來更長的電芯使用壽命。和NCM811相比,單晶無鈷電池的熱分解溫度、熱失控溫度和材料可耐過充量均高于811,循環壽命比811提升65%。
按照蜂巢的計劃,無鈷電池的量產上市從2021年六月份開始,果凍電池目前沒有確切的上市時間。
除了無鈷和凝膠型的電解質,整個行業在正極材料上會傾向高鎳,負極會傾向人造石墨、加硅,電解質也會慢慢向固態發展,材料體系的應用將更加多元。
TSLA干電極工藝
TSLA在電池日上推出的干電極工藝,差別于濕式涂覆工藝,干電極工藝不使用溶劑,所以傳統四大工藝攪拌涂料、涂覆、干燥和壓片,重要保留前兩大工藝,將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電機材料帶,直接壓到鋁箔上形成電極,省掉的干燥和壓縮對應的工藝設備,可以實現18%的降本。
TSLA4680電池會應用這項工藝,根據松下的規劃,2021年下半年TSLA在美國內華達州超級廠會量產這款電池,屆時這項工藝也會隨其面世。
綜合看下來,材料上的創新,正極重要圍繞去鈷、高鎳,負極重要是添加硅、人造石墨,電解質朝著固態路線過渡,結構上朝著CTP和CTC路線發展,集成化的程度越來越高,工藝上也會更加精簡。










