主机厂纷纷发力 电池领域一时百家争鸣 新一轮的电池大战由谁来主导?
对于新能源汽车而言,动力电池扮演着一个极为重要的角色 , 它的综合表现决定了一款电动车的续航里程以及使用成本 。 一直以来 , 诸如LG、松下、宁德时代等供应商巨头在电池领域的较量从未停止 , 然而在新能源车蓬勃发展的当下 , 更是有不少的汽车主机厂加入了生产研发电池这一行列 , 这也使得新能源汽车界的电池大战愈演愈烈 。
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在新能源汽车发展初期 , 动力电池的选择主要包括磷酸铁锂电池和三元锂电池两种 。 对比两种材料的特性 , 磷酸铁锂电池安全性高 , 但是能量密度偏低;而三元锂电池则正好相反 , 能量密度更高 , 但安全性略逊一筹 。 正是由于市场对续航里程的要求高 , 三元锂电池逐渐占据上风 , 成为更多车企的选择 。
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但随着近来电池技术的发展 , 这两款电池之间的差距也在逐渐缩小 , 在两种特性下 , 不少车企选择另辟新径 , 通过提高空间利用率增加电池容量密度或是更换电池结构规避安全隐患 , 从爱驰汽车推出的"三明治"结构电池到江淮汽车的"蜂窝"电池 , 再从特斯拉的无"钴"电池到比亚迪的"刀片电池" , 近来 , 广汽新能源更是推出了一款"石墨烯"电池 , 从原材料上进行了革新 , 近来各类全新的电池技术突然间冒出 , 一时间百家争鸣 , 究竟谁会主导未来的电池市场?跟随我们本期的文章一起来了解一下吧~
爱驰的"三明治"
作为动力电池的一个分支 , 三明治结构电池包创新性的采用将电芯模组与冷却层隔离的方式 , 将电池内的"干区"与"湿区"进行了分离 , 与从设计源头避免了因为冷却渗透入电池模组而引发的安全隐患 , 这相较于其它动力电池直接将电池模块组直接组装在存有冷却液的冷却板上不得不说是一个创举 , 三明治结构电池包的干湿区隔离在国内属于首创 , 在国际上也达到了相当高的水平 。
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爱驰汽车"三明治"结构电池包示意图
根据爱驰汽车公布的电池包示意图来看 , 其自主研发的三明治结构电池包将电芯模组与冷却层隔离 , 避免冷却液泄露而引发电芯短路、起火等状况 。 同时冷却层与箱体留有15mm安全防撞间隙 , 防止碎石或磕碰冲击底壳 , 可以有效隔断火烧等情况下的热传递 。 在车辆自然老化、恶劣天气或突发碰撞情况下 , 爱驰汽车的三明治结构电池包都可以降低电池短路、漏电以及自燃的风险 。
江淮"蜂窝"结构电池
蜂窝电池是江淮新能源历经14载所研发出的最新成果 , 以安全、全天候可用、能量更高为显著特点 , 蜂窝电池是在电芯选择的时候选用小能量的电芯 , 即使单个电芯出现热失控 , 锂电池包和整车也不会起火 。
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关于"蜂窝电池"的报道最早出现在2020年的3月份 , 它是专门针对于新能源汽车研发的一款动力锂电池 , 相较于一般的动力锂电池而言 , "蜂窝电池"充分借鉴了蜂巢结构的仿生设计 , 以外延包覆的UE技术进行单元化封装 , 锂电池包内所有电芯360°包覆轻量化自流平导热胶 , 电池的电芯按照六边形排列 , 同时在电芯之间注满导热胶 , 导热胶与电芯100%接触将加快电芯的散热速度 , 确保电池包内部的温差≤3℃ 。 另外 , 蜂窝电池的设计使得电芯尺寸小 , 模组结构灵活 , 可以充分利用电池包不规则空间 , 获得最大电池包能量 。
特斯拉的无"钴"电池
【主机厂纷纷发力 电池领域一时百家争鸣 新一轮的电池大战由谁来主导?】无钴电池是一项新的技术 , 也是整个锂电行业目前都在积极攻克的一项课题 , 指的是在现有高镍路线下 , 找到更为廉价且无能源风险的材料替代现有的钴元素 , 以达到现有三元锂电池同样的性能和稳定性 。 相比于传统的三元电池在成本上的降低 , 高能量密度的无钴电池不仅可以实现更长的续航里程、降低电池衰减速度 , 还可以大幅度降低动力电池成本 。
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此前特斯拉透露 , 将在2020"电池日"公布最新的"无钴"电池技术 , 一时间 , 对无钴电池的讨论再次引发热议 。 据报道 , 特斯拉将联手宁德时代 , 联合研发一种新的低成本、长寿命电池 , 并计划在今年底或明年初搭载在国产Model3身上 。 使用宁德时代的CTP技术的"无钴电池" , 首先能省去电池模组 , 直接将电芯集成到电池包 , 电池包能量密度提升10%-15% , 制造成本可谓是大幅降低 。 此外 , 在上个月底 , 还有媒体曝光特斯拉申请的一项"单晶镍钴铝电极"专利 , 并称这种工艺将使得电池在生命周期内可以充电4000次 , 100次循环后容量仅下降10% , 有效延长电池寿命 , 累计里程有望超过100万英里 。
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而根据最新消息 , 5月18日,蜂巢新能源则率先在《无钴·芯未来》线上发布会上发布了两款全新的无"钴"电芯 , 其中第一款产品是基于590模组电芯而设计 , 其容量为115Ah , 电芯能量密度可达245Wh/kg , 预计投放时间在2021年6月;第二款产品为L6薄片无钴长电芯 , 其容量为226Ah , 电池能量密度为240Wh/kg , 预计可以在2021年下半年实现量产 。 这两款电芯的发布 , 标志着无钴电池正式进入落地阶段 , 并可以实现最高达880公里的续航里程 。
比亚迪"刀片电池"
3月29日 , 比亚迪刀片电池正式发布 , 该电池为比亚迪自主研发生产的新一代磷酸铁锂电池 。 "刀片电池"在体积比能量密度上比传统铁电池提升了50% , 还能够使整车电池寿命可达8年120万公里以上 , 具有高安全、长寿命等特点 。 与此同时 , 该电池还将对其它整车企业开放共享 。 目前 , 刀片电池已经在位于重庆的工厂生产线上量产下线 。
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据了解 , 比亚迪刀片电池采用了CTP(CellToPack)设计 , 将电芯直接集成到电池包 , 省去了电池模组环节 , 实现空间利用率的最大化 。 通过该设计 , 电池包壳体内部的空间利用率由传统设计方式的40%提升至60% 。 同时 , 刀片电池还在针刺实验中表现出极高的安全性 , 拥有极强的抗热失控和抗热扩散性能 。 据悉 , 6月份上市的比亚迪汉EV版将会是首款搭载该电池的车型 。
广汽新能源"石墨烯"电池
石墨烯材料因具备超轻、超高强度、超强导电性等特性 , 被认为是提高电池充电速度、推动动力电池技术进步的重要技术 。 2010年 , 石墨烯的发现者荣获诺贝尔物理学奖 。 2017年 , 国家工信部制定《十三五材料领域科技创新专项规划》 , 将石墨烯材料技术划为重点发展领域 。
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早在2014年 , 广汽集团就响应国家政策号召 , 开启了对石墨烯技术的研发 。 历经6年探索 , 逐步掌握了具有自主知识产权的三维结构石墨烯(3DG)材料的制备和应用技术 。 2019年11月 , 广汽自主研发的基于三维结构石墨烯(3DG)材料的"超级快充电池"正式对外公布 。
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目前 , 基于广汽三维结构石墨烯(3DG)材料而研发的"超级快充电池"已经完成电芯、模组、电池包样件的测试工作 , 并搭载整车进行了装车大功率充电测试 , 电池寿命和安全性均已达到使用标准 。 据测试 , "超级快充电池"仅需8分钟就可以将电池充电至85% , 充电时间与传统燃油车的加油时间相当 。 今年底 , 石墨烯电池量产研发工作终于从实验室走向实车 , 广汽新能源埃安车型将搭载相关技术成果 , 掀起新一轮"能源和技术革命" 。
写在最后
现如今 , 在电池领域的一场大战悄然打响 , 不仅是在国内 , 海外的众多车企也开始向电池领域发力 , 其中 , 大众集团已与瑞典电池制造商Northvolt展开合作 , 预计将于2024年初开始生产锂离子电池;宝马与丰田合作开发氢燃料电池动力系统 , 这套系统搭载在2019年法兰克福车展发布的iHydrogenNEXT车型上;现代与三星SDI也就电动车领域的合作机会展开了会谈 , 这一消息也得到了两家公司的证 , 未来三星SDI或为现代供应电池 , 新电池续航将超800km , 随着全球汽车电动化加速到来 , 动力电池也将成为主机厂全新的战场 , 并随着电动车的普及而展开激烈的角逐 。
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