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大圓柱電池能否成為下一代動力電池技術(shù)主流
日期:2021-03-26   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:simaran_sxj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
近日,比克電池分享4680電池引發(fā)熱議,圓柱電池關(guān)注度提高。大圓柱電池性能進(jìn)一步提升,或?qū)⒊蔀橄乱淮鷪A柱的主流。

1. 事件分析:比克電池分享最新進(jìn)展,首發(fā)4680圓柱電池

3月19日,比克電池召開媒體溝通會,分享了大圓柱技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展及未來計劃。比克電池首席科學(xué)家林建表示,比克正與同客戶合作進(jìn)行下一代圓柱電池—全極耳大圓柱電池的應(yīng)用開發(fā),4680電芯樣品預(yù)計年內(nèi)實(shí)現(xiàn)批量下線。

全極耳技術(shù):全極耳是大圓柱的前提,極耳的數(shù)量和位置分布對電池內(nèi)部的電流分布和溫升產(chǎn)生顯著的影響,直接決定大圓柱的放電效率,目前圓柱電芯行業(yè)內(nèi)常用的極耳工藝是傳統(tǒng)的單/雙極耳。

大圓柱想法早有布局:早在2010年左右,比克就認(rèn)識到圓柱的趨勢是單節(jié)尺寸越做越大,一方面單體能量增加,可減少整包的電芯數(shù)量,進(jìn)而降低成本;另一方面,加之全極耳技術(shù)的搭載,在功率、安全性等方面均會優(yōu)于小圓柱。

2. 技術(shù)背景:圓柱電池關(guān)注度提高,大圓柱電池性能進(jìn)一步提升

2020年國內(nèi)新能源汽車動力電池裝機(jī)電量62.85GWh,同比微增1%,從電池外觀形狀上,方形電池仍是主力,但是圓柱電池成國內(nèi)唯一增長的電池形狀。2020年,圓柱電池裝車量達(dá)8.35GWh,同比逆勢正增101.9%。


相比于傳統(tǒng)圓柱,大圓柱性能明顯提升,主要體現(xiàn)在四個方面:1)空間利用率高。因?yàn)閳A柱尺寸從小做到大,單體數(shù)目少,所以實(shí)際空間利用率變大;2)成本降低。對BMS各方面的管控要求減少,結(jié)構(gòu)件的使用和生產(chǎn)工序會減少,成本隨之降低;3)安全性高。全極耳或者無極耳電芯,在電池內(nèi)部沒有集中發(fā)熱點(diǎn),熱都是在里面均勻分布。4)性能提升??斐湫阅苓M(jìn)一步提升,15分鐘內(nèi)可將電池從0充至80%的電量,功率密度峰值可達(dá)1000W/kg以上。

3. 技術(shù)趨勢:4680型大圓柱電池或?qū)⒊蔀橄乱淮鷪A柱的主流

比克電池:比克首席科學(xué)家林建表示,4680是經(jīng)過計算之后的尺寸,綜合了能量密度、成本各方面算出來的最優(yōu)結(jié)果。比克全極耳強(qiáng)化電芯功率,實(shí)現(xiàn)零電池事故,比克電池的4680目前標(biāo)定為25Ah,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過18650電池的3Ah。以往8000顆電池組成的電池包,現(xiàn)在只需要1000顆,一定程度上減少了對BMS的要求。4680以后,未來應(yīng)該不再有模組,基本上以CTP為主,所以電芯的尺寸要根據(jù)整車的底盤設(shè)計、熱管理、模具配合來做,還要有一些成本上的考慮,未來4680型電池可能會成為下一代圓柱的主流。

特斯拉:2020年9月23日,特斯拉股東大會及電池日上展示了“4680型電池”新產(chǎn)品,引起了業(yè)界廣泛關(guān)注,特斯拉的4680電池,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新,采用激光雕刻的無極耳技術(shù)。特斯拉公布數(shù)據(jù)顯示,4680電池的能量密度提升了5倍,續(xù)航里程提升了16%,輸出功率提升了6倍,并且成本還降低了14%。

4. 技術(shù)展望:4680大圓柱電池的批量生產(chǎn)時間預(yù)計是2023年

按照趨勢分析,比克電池有望比LG、松下更早量產(chǎn),大圓柱電池的行業(yè)批量生產(chǎn)預(yù)計將于2023年開始,最早會用在動力電池市場。


5. 產(chǎn)業(yè)追蹤:各動力電池企業(yè)紛紛布局新的技術(shù)路線和解決方案

隨著新能源汽車市場的發(fā)展,動力電池行業(yè)發(fā)展的步伐依然在加速。除4680大圓柱電池外,近日多企業(yè)在電池安全性方面加大研發(fā)力度,在產(chǎn)品和技術(shù)領(lǐng)域,各新能源主機(jī)廠和動力電池企業(yè)加快布局“不起火”的動力電池,僅2020年以來,就有多家動力電池及整車廠發(fā)布新的技術(shù)方案,聚焦于解決新能源汽車起火的安全問題。2021年3月10日,廣汽埃安發(fā)布新一代動力電池安全技術(shù)——彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)(簡稱“彈匣電池”),從電芯材料、電池結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)四個維度,提升了動力電池的安全性。

此前,包括比亞迪、寧德時代等等主流電池企業(yè)也發(fā)布了自己的不起火動力電池技術(shù)(下表)。2021年CIBF電池展上,中航鋰電開發(fā)的高能量密度三元電池系統(tǒng)不起火技術(shù)及產(chǎn)品首次亮相。采用首款MIR-平臺PACK技術(shù),電池超長續(xù)航800Km+,超級快充20min(5%-80%,500KM+),汽車行駛30W公里無衰減;模塊化安全艙平臺設(shè)計+系統(tǒng)級溫控設(shè)計,提升系統(tǒng)體積比能量、質(zhì)量比能量。產(chǎn)能規(guī)劃方面,南京發(fā)布2021年經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展重大項(xiàng)目計劃中就有5個鋰電池項(xiàng)目在列、三星SDI投資55億擴(kuò)產(chǎn)匈牙利電池工廠,考慮投資在天津擴(kuò)建電池廠、寧德時代擴(kuò)建時代上汽產(chǎn)能、國軒高科動力電池產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目落戶合肥等。

盡管當(dāng)前這些安全技術(shù)并沒有得到消費(fèi)者的使用認(rèn)證,但可以肯定的是,經(jīng)過行業(yè)和企業(yè)的共同努力,新能源汽車安全技術(shù)正在提升。

表 主流企業(yè)近期發(fā)布的安全電池技術(shù) 


原標(biāo)題:大圓柱電池能否成為下一代動力電池技術(shù)主流
 
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來源:中國汽車工業(yè)信息網(wǎng)
 
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