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6家轻型车锂电企业电池技术选择“样本”

2021/2/20 15:20:38   关键字:   来源:
轻型车锂电行业全面进入“技术竞争”时代,针对不同场景的应用痛点,各电池企业在材料选择、形态型号、产品技术的创新举措越来越多。锂电池技术的“百花齐放”将驱动锂电轻型车行业发展至前所未有的新高度。

基于应用场景广泛,需求不一,锂电池渗透率不高等原因,轻型车行业尚未达成主流电芯材料及形态应用的统一。因此,方形、圆柱、软包,锰酸锂、磷酸铁锂、三元、复合材料相互搭配齐齐上阵,在不同的细分领域跑马圈地。

高工锂电注意到,针对不同应用场景,锂电企业在技术创新上已经开始使出浑身解数。如:星恒电源锰系多元复合锂致力于打造综合性能最优解;利维能26700圆柱LFP向宽温域、高能量密度不断突破;华立源圆柱电池长寿命优势凸显;鹏辉能源自研铁锂低温超导技术,天臣新能源在模组安全设计上再创新,海宏科技打造高倍率、长循环圆柱电池……

高安全、长寿命、宽温域、综合性价比等关键词也逐渐演化成轻型车用锂电池常用标签。

值得注意的是,轻型车锂电池市场在快速壮大的同时,竞争环境也将愈演愈烈,同质化将会沦为市场竞争的牺牲品,只有以核心技术为护城河壁垒,持续技术创新,填补电池材料劣势短板,匹配不同应用场景需求,不断降低成本,才能成为锂电企业下一阶段赛道竞逐的通行证。

以下为6家轻型车锂电企业技术创新“样本”:

星恒电源:方形复合锰酸锂,主打综合性能最优解

星恒电源复合型锰酸锂电池在安全、成本、能量密度、比功率、寿命等综合性能方面更符合电动自行车的需求。

针对轻型车用锂电池痛点,星恒第7代锰系多元复合锂技术打造的超锂S7电池,结合了锰酸锂、三元锂和铁锂三大锂电材料的优点,通过材料的创新和优化,可以在常温及高温循环寿命、高低温放电性能、电压平台、荷电保持和恢复能力、能量密度、成本领先及安全等多个方面保持综合领先的优势。

星恒超锂S7电池主要拥有四大创新:采用单晶锰酸锂、动力锰酸锂,降低111面的数量;通过混合三元材料,碱性抑制锰溶解;研发锰酸锂专用电解液,抑制锰离子迁移和沉积;添加正极复合CA新材料,提升高温循环性能。通过四大创新,整体提高锰系多元复合锂的综合性能。

星恒所践行的,一是从设计到制造、从电芯到模组,产品要从实验室走向产线,从实验室走向用户;二是坚持多重简约的设计与高效地生产控制;三是通过精益求精的工艺制造和可靠的质量管控体系,保证产品质量;四是严谨的模组结构防摔防震防水等多重防护设计;五是精准可靠的BMS智能化设计。全方位提升电池产品的综合性能,满足各种严苛电动轻型车使用场景的需求。

利维能:26700圆柱LFP,主打宽温域、高能量密度

作为圆柱电池26700的发明者,利维能率先成功开发与应用圆柱26700电池,并致力于推动26700成为行业标准型号。

在电芯环节,利维能26700电芯产业配套齐全,采用公用Φ26钢壳/盖帽;工艺设备成熟,全自动化产线,效率高,一致性好;材料匹配兼容性好,成本优势明显;尺寸设计余量高,安全性好,更高的安全保障。

在PACK环节,框架结构中的单体嵌入减少,实现更快的组装效率;模组构成的焊接点位更少,效果保障更高;通用性好,全方位覆盖3KWh以内模组;轻量化优势明显,更小的模组体积,更高的能量密度。

利维能在圆柱26700电池开发上主要有两大方向,一是拓宽温度窗口,采用常规型号优化设计,提高电池低温性能,温度向下兼容到-20 ℃和-30 ℃。二是提高单体电池容量与能量密度,开发5.0Ah,能量密度从137Wh/kg提高到167Wh/kg。

利维能认为,26700圆柱电池通用性好,是3KWh以下模组最佳选择。在两轮车领域,利维能已与国内几家两轮车头部企业合作开发多款模组,产品应用于电动自行车、电动摩托车,已得到客户广泛认可。

华立源:26650圆柱三元/LFP,长寿命

华立源副总经理江国龙表示,锂电池在应用中潜在的安全问题已经成为制约其发展的一个瓶颈。所以对锂离子电池内部材料的研究、分析及电池制作过程的分析可以进一步理解锂离子电池热失控的起因和过程,为锂离子电池安全性的提高提依据。

基于对锂电池材料的深入研究,华立源打造的26650电池产品具备高安全、长寿命、性价比三大核心优势。具体做法是:

高安全:正极主导料进行陶瓷包覆,热失控温度提升,保证安全。盖帽压力值优化、钢壳加强厚度到0.3mm,普通电芯近2倍厚度。采用专配的阻燃电解液。采用16+4的芳纶隔膜,安全有保障。

长寿命:能量密度与循环性能平衡点设计,追求高循环性能;特定制研发高循环长寿命电解液;充分利用石墨烯及钛酸锂的复合包覆优化方案。

“华立源26650三元电池可以在能够在0.5C充1C放情况下做到1600次循环后容量保持90%。” 江国龙表示。

性价比:标准品,兼容性高。容量高,能量密度高,成组数量少,一致性好易管理。制造成本低、同比故障率要低、性价比最大化。

鹏辉能源:软包/大圆柱,铁锂低温超导技术—LTSC

鹏辉能源深耕磷酸铁锂电池技术,自主研发了铁锂低温超导技术—LTSC,可应用于轻型车领域,该技术具有以下四大突破:

一是铁锂材料结构突破。通过包覆、掺杂提高材料自身的导电性;降低材料一次粒子粒径,减少离子扩散路径;设计合适二次粒子粒径,以及与一次粒子的复合比例提高材料的压实和低温性能。

二是高性能电解液技术的开发。通过双锂盐、多溶剂复配,实现高电导、宽温程电解液的开发;功能添加剂,专属化成工艺结合,构建高稳定低阻抗SEI膜。

三是正极高速导电网络的构建。开发新型多功能粘结剂,增加粘结性,同时增加导电性;创新导电剂复配技术,构建了三位立体的高速导电网络,显著提高铁锂低温性能。

四是低阻抗极片结构的创新。增加导电集流体截面积,降低电流密度;降低电流传导产热,增加耐流特性。

LTSC技术成功开发和应用,可以让磷酸铁锂电池实现-20℃ 低温放电保持率91%;-20℃ 低温充电不析锂。

针对两轮车市场,鹏辉能源开启全新的产品升级与服务理念,围绕电池提供全生命周期服务。

天臣新能源:圆柱三元/LFP,主打高安全、长寿命

天臣新能源认为,圆柱锂离子电池具备规格标准化,通用性高;产品组装方式灵活,PACK空间利用率高,可以适合任何车型;自动化生产,产品生产高度自动化,一致性好,安全稳定,制程相对(大电池)易管控;PACK工艺成熟,国内外技术积累多年,PACK产线标准化,效率高,尤其适合两轮车领域应用。

在两轮车领域,天臣新能源主打2.5Ah、2.6Ah、2.9Ah三元18650圆柱产品,同时储备了21700电芯;针对不同市场需求,公司还开发了26700磷酸铁锂体系电芯。

目前,公司量产的18650- 2600mAh的电芯可做到持续5C放电循环,最大放电电流可承受10C;在使用寿命上,0.5C充1C放电循环使用寿命可以达到1000次以上,5C放电循环使用寿命达到500次以上。

针对磷酸铁锂电池应用面临低温充电问题,公司开发的磷酸铁锂26700-4000mAh的电芯目前做到了在-10℃环境,0.2C充电,正常放电工况下可以循环使用。同时该产品也极具性价比优势。

在模组安全性设计上,圆柱电芯单体能量小,散热均匀,结构受力好,天臣新能源通过合理的模组结构设计,阻隔单颗失效电芯,避免电芯间的连锁反应,改善及解决电池组热失控问题,提高电池组安全稳定。

海宏科技:圆柱LFP/三元,主打高倍率、长循环

海宏科技认为,磷酸铁锂电池的优势在于高安全、高循环寿命,使用成本比三元电池低,更适合应用推进轻型车锂电化。

海宏科技专注于高倍率动力宽温及高容量低温型LFP电池的研发与生产,通过引进国内一流自动化生产设备,对正极材料包覆与掺杂改性,使LFP电池实现低成本、高循环寿命、高安全性、低温-40℃环境下使用性能的突破,并已批量化生产。

其电池出厂经过严格的八项测试,包括热冲击、重物冲击、循环、短路、滚筒、过压、跌落、挤压测试,主要产品为IFR26650-4200mAh、INR18650-2000mAh、INR18650-2500mAh、INR18650-3000mAh。

如海宏INR18650-2000mAh电芯采用高倍率活性材料,通过材料表面进行特殊的包覆处理及材料尺寸实现纳米化;同时搭配复合导电体系,即单层石墨烯与特殊有机高分子碳材料进行CVD复配,实现高倍率(10C-15C)及长循环性能(3C充电-15C放电循环周数600周以上)。 


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