廣汽死磕電池技術(shù),這次又搞出新花樣。
廣汽最新發(fā)布的磷酸鐵鋰電池比刀片電池還強(qiáng)?!
就在今天,廣汽集團(tuán)在科技日活動(dòng)上發(fā)布了一款全新的電池產(chǎn)品——微晶超能鐵鋰電池。通過在磷酸鐵鋰電池中引入第二相正極微晶,以及三項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),改善了磷酸鐵鋰電池的能量密度、低溫、快充、循環(huán)等性能。
現(xiàn)場(chǎng)介紹,廣汽的微晶超能鐵鋰電池可以將磷酸鐵鋰電池的單體質(zhì)量能量密度提升13%,體積能量密度提升了20%。這一電池還改善了磷酸鐵鋰電池低溫性能比較差的問題,將零下20度的容量保持率提升了10%,充電時(shí)間也有了25%的提升。
▲廣汽微晶超能鐵鋰電池性能展示
在磷酸鐵鋰電池一貫的優(yōu)勢(shì)上,微晶超能鐵鋰電池在循環(huán)4000次之后容量保持率還可以維持在80%以上,電池壽命可以達(dá)到150萬公里。這一數(shù)據(jù)甚至超過了比亞迪的刀片電池,目前比亞迪的刀片電池可充放電3000次以上,電池壽命為120萬公里。
從這點(diǎn)來看,廣汽的微晶超能鐵鋰電池的箭頭直指比亞迪刀片電池。
事實(shí)上,廣汽集團(tuán)近些年在動(dòng)力電池領(lǐng)域累計(jì)取得了不少的成績(jī),此前推出的海綿硅負(fù)極技術(shù)讓廣汽埃安LX Plus的CLTC續(xù)航成功突破1000公里,而彈匣電池也將電池的安全等級(jí)提升了一個(gè)新的高度。
最近一段時(shí)間,車企紛紛跨界在動(dòng)力電池領(lǐng)域做布局,廣汽、蔚來等都已經(jīng)計(jì)劃自建動(dòng)力電池產(chǎn)線進(jìn)行試生產(chǎn),而廣汽目前在磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池和封裝等方面都已經(jīng)取得了一定的成績(jī),這對(duì)于其他車企來說也非常值得借鑒。
01.
三大技術(shù)加持 全面提升磷酸鐵性能
與三元鋰電池相比,磷酸鐵鋰電池具備成本低、長(zhǎng)循環(huán)、安全性高的優(yōu)點(diǎn),通過CTC/CTB、CTP等封裝工藝上的革新,其能量密度也能夠得到提升。
因此在2021年,磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量達(dá)到了154.5GWh,占比為51.7%,再次超越三元鋰電池。
盡管如此,磷酸鐵鋰電池還存在著冬季續(xù)航縮水、快充能力弱、SOC檢測(cè)不準(zhǔn)和能量密度提升難的缺點(diǎn),仍然需要一定的技術(shù)革新來解決這些問題。
廣汽的微晶超能鐵鋰電池通過幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的革新,一定程度上緩解了這些問題。在化學(xué)材料方面,廣汽引入了更高容量的第二相正極微晶,在提升能量密度的同時(shí),通過離子多通路分流技術(shù)、陰極電勢(shì)能緩沖技術(shù)、OCV三維空間響應(yīng)面重構(gòu)技術(shù)全面提升了磷酸鐵鋰電池的性能。
▲廣汽微晶超能鐵鋰電池技術(shù)講解
離子多通路分流技術(shù)構(gòu)建了通暢的多級(jí)鋰離子傳輸通道,使電流密度分布更均勻,從而降低了電池極化,顯著改善了電池快充、低溫性能。
▲廣汽微晶超能鐵鋰電池技術(shù)講解
陰極電勢(shì)能緩沖技術(shù)則可以在放電過程中形成微觀電勢(shì)能緩沖效應(yīng),電子像水一樣由勢(shì)能高處往勢(shì)能低處流,由原來的一級(jí)瀑布變成兩級(jí)瀑布,正極界面及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到改善,大幅提升循環(huán)穩(wěn)定性。
▲廣汽微晶超能鐵鋰電池技術(shù)講解
OCV三維空間響應(yīng)面重構(gòu)技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在電池管理技術(shù)方面,通過三維空間響應(yīng)面重構(gòu)電池荷電狀態(tài)-開路電壓特性曲線(SOC-OCV),實(shí)現(xiàn)對(duì)電池OCV變化的動(dòng)態(tài)追蹤,實(shí)現(xiàn)全生命周期的電池精確管理。
▲廣汽微晶超能鐵鋰電池技術(shù)講解
通過這些關(guān)鍵的調(diào)整,微晶超能鐵鋰電池的單體質(zhì)量能量密度由185Wh/kg提升到了210Wh/kg,體積能量密度由400Wh/L提升到了480Wh/L。
電池在零下20度下的容量保持率由72%提升到了82%,0~80%的充電速度也從34分鐘提升到了26分鐘。
可以說,廣汽的微晶超能鐵鋰電池幾乎將磷酸鐵鋰電池的各項(xiàng)性能都提升了一大截,甚至隱隱比磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域的佼佼者刀片電池還要強(qiáng),但其實(shí)際效果究竟如何,還要等正式裝車交付之后才能看到。
02.
曾改善三元鋰電池 讓車輛續(xù)航破千
去年年底,工信部公布了《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄(2021 年 第 10 批)》,在這份名單中,廣汽埃安申報(bào)的新款A(yù)ION LX尤其引人注意。工信部信息顯示,該車工況續(xù)航里程達(dá)到1008km。
憑借這樣的續(xù)航表現(xiàn),新款A(yù)ION LX的續(xù)航能力成為全球已發(fā)布車型中的第一名,并且也已經(jīng)達(dá)到了量產(chǎn)狀態(tài)。
▲廣汽埃安官方發(fā)布的海報(bào)
而能夠取得這樣的成績(jī),也離不開廣汽海綿硅負(fù)極技術(shù)。
在動(dòng)力電池領(lǐng)域,只有提升電池的能量密度才能夠獲得更多的續(xù)航里程和更強(qiáng)的性能,而為了提升電池的能量密度,車企一般都會(huì)選擇在正極材料方面發(fā)力。
三元鋰電池的能量密度本身就優(yōu)于磷酸鐵鋰電池,在正極材料中提升鎳含量則能進(jìn)一步提升能量密度,所以目前電池正極中鎳含量超過80%的NCM811三元鋰電池基本是量產(chǎn)電池中的能量密度天花板。
而鎳越多,則電池的穩(wěn)定性就越差,因此再往正極材料方面進(jìn)一步發(fā)力的空間已經(jīng)很小了。但目前所有的鋰電池的負(fù)極基本上都是石墨,且負(fù)極質(zhì)量占比也有40%,提升負(fù)極材料也能進(jìn)一步提升電池的性能。
往負(fù)極材料中添加硅元素是行業(yè)共同努力的一個(gè)方向,石墨的理論比容量為372mAh/g,而硅基負(fù)極的理論比容量高達(dá)4200mAh/g,也就是說,同樣的重量硅負(fù)極可以容納更多的鋰離子,電池也就具備了更強(qiáng)的性能。同時(shí),硅元素在自然界也大量存在,價(jià)格并不算高。
但硅元素同樣也存在缺點(diǎn),硅基并不穩(wěn)定,很容易出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象,完全采用硅負(fù)極的電池體積可以膨脹360%,這顯然無法用于汽車。
為了保證負(fù)極的穩(wěn)定性,業(yè)內(nèi)通用的做法是往石墨負(fù)極里添加硅元素,這樣做的好處是既可以發(fā)揮硅元素比容量高的優(yōu)點(diǎn),還可以保證電池負(fù)極的穩(wěn)定性。話雖如此,但這項(xiàng)技術(shù)卻并非可以輕易實(shí)現(xiàn)。
廣汽埃安采用了“納米復(fù)合硅技術(shù)”“自修復(fù)粘結(jié)劑技術(shù)”“梯度復(fù)合涂布技術(shù)”等,讓電池內(nèi)部的硅負(fù)極片像海綿一樣柔軟有彈性,使硅在充放電過程中的膨脹和收縮被限制和緩沖,不會(huì)碎裂。同時(shí),也像海綿吸水一樣,讓硅負(fù)極發(fā)揮大容量的優(yōu)勢(shì),儲(chǔ)存更多的能量。
▲廣汽科技日上正式發(fā)布海綿硅負(fù)極片技術(shù)
不過,這距離電池完全可用還差關(guān)鍵一步。據(jù)悉,鋰電池在首次充電的時(shí)候,會(huì)在負(fù)極形成一層固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜,這個(gè)過程將會(huì)損耗掉一批鋰離子,在石墨負(fù)極電池中,這個(gè)損耗并不算大,為5~10%左右;但在添加了硅元素之后,比例會(huì)有所提升,甚至可以達(dá)到35%。
為了彌補(bǔ)掉這部分損耗,一部分電池企業(yè)會(huì)選在摻硅元素的同時(shí)補(bǔ)充鋰元素,這也就是所謂的“摻硅補(bǔ)鋰電池”。而這項(xiàng)技術(shù)則是廣汽埃安1000公里車型的最終秘密。
03.
改善封裝技術(shù) 還打算自產(chǎn)電池
在電池安全方面,廣汽自研了彈匣電池,采用了超高耐熱的穩(wěn)定電芯,在電芯之間采用了超強(qiáng)隔熱電池安全艙。無論是搭載三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,均可以通過整包的針刺試驗(yàn)。
▲廣汽彈匣電池的針刺測(cè)試結(jié)果
除此之外,廣汽集團(tuán)還在今年3月份正式開始建設(shè)電池試制線,已經(jīng)投資了3.36億元。
自研電池試制線項(xiàng)目整體占地面積約10500平方米,包含了從漿料制備到電池包完整的電池全流程生產(chǎn)工序以及材料研發(fā)、理化測(cè)試、電性能實(shí)驗(yàn)室,海綿硅負(fù)極片電池在內(nèi)的廣汽埃安自研電池將在此條試制線實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)。
不過,本次自研電池試制線項(xiàng)目投建的電池電芯生產(chǎn)線是儲(chǔ)備自研電池量產(chǎn)工藝技術(shù),之后再啟動(dòng)量產(chǎn)線建設(shè)。
整體來看,動(dòng)力電池為廣汽集團(tuán)“中子星戰(zhàn)略”的重要組成部分,在未來或許還會(huì)有更多動(dòng)力電池方面的技術(shù)發(fā)布。
▲廣汽研究院院長(zhǎng)吳堅(jiān)介紹“中子星戰(zhàn)略”
04.
結(jié)語:廣汽正全力布局新能源
廣汽在確定要大力發(fā)展新能源汽車之后做了很多工作。在品牌方面,2020年廣州車展上正式將埃安品牌獨(dú)立出來。
在技術(shù)方面,陸續(xù)發(fā)布了彈匣電池、海綿硅負(fù)極片、微晶超能鐵鋰電池等技術(shù),將動(dòng)力電池的安全性、能量密度等都做了一個(gè)不小的提升。
而隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展,廣汽集團(tuán)或許也會(huì)展示出更多的重磅產(chǎn)品。
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