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行业新闻

800Km续航+极致安全 “解密”蜂巢能源龙鳞甲电池多元创新

2022/12/19 10:02:31


领衔策动全球动力电池创新,中国动力电池企业正在开启一场考验持久耐力的战略长跑。

 

12月15日,蜂巢能源在常州举办以“乘蜂·驭未来”为主题的第三届电池日活动。

 



活动上,蜂巢能源董事长兼CEO杨红新代表蜂巢能源发布了全新一代的高安全动力电池系统化解决方案——龙鳞甲电池,“飞叠”超高速叠片技术3.0,高锰铁镍电池和纳米网硅负极,并宣布公司在储能领域的布局,启动“动力电池+储能电池”双轮驱动战略。

 


本次蜂巢电池日,蜂巢能源重磅发布——龙鳞甲电池,聚焦单体安全、系统安全双提升,更好地解决电池安全痛点。

 

近一两年,磷酸铁锂电池因为成本优势,逐步抢占三元电池市场成为应用主流。但是,磷酸铁锂电池也有痛点:一方面,尽管本征安全突出,但是成组为电池包之后,安全性问题并没有完全解决;另一方面能量密度不够高,电动汽车续航仍然不足。

 

由此,蜂巢能源从电池系统热失控的本源出发,通过多项大胆创新的设计,优化了电池安全性能。

 

1、龙鳞甲采用创新的短刀电芯底出防爆阀设计。电池包系统性风险往往来自于单个电芯的热失控,而常规电池包中电芯的防爆阀设计在顶部,因此防爆阀上方要留出泄压通道,将高温高压的喷发物引导到侧面或底部排出,过程中极易蔓延到相邻电芯导致连锁反应。龙鳞甲应用的短刀电芯防爆阀创新设计在底部,一旦发生某个电芯热失控可快速实现定向泄压,喷发物可按指定方向、通过很短的通道迅速排出,不蔓延至周边电芯。

 

另外,原本电芯和电池包底部之间一般留有空间,以防止底部碰撞时损伤电池。底出防爆阀设计将两部分空间合并可提升体积利用率,提升续航里程。

 

2、在电池包层级,龙鳞甲采取先进的“热-电分离”设计。常规电芯防爆阀和极耳在同一侧,热失控泄压区与高低压线路处于同一区域。一旦一个电芯热失控,喷发物极易伤及其他电芯,引发二次危害。热电分离设计则让热失控泄压区与电源传送区各自独立,大幅降低热失控时内部高压拉弧、打火的失效概率,显著提升安全性。

 

3、龙鳞甲采用双面冷却设计,让电芯大面积和冷却板接触,让冷却板迅速带走电芯的热量,换热能力较一般水平提升70%。既可提升非充电场景下电池包的安全,也可显著提升电动车快充场景的安全性。

 

4、在电池包结构层级,采用高强钢+弹性支架的设计,为热失控建立安全稳定的泄压通道,提供有力的承载和防护缓冲,避免碰撞带来的电池包故障。

 

总体而言,龙鳞甲电池做到了单电芯失控不扩散至相邻电芯,整包不起火,远超国标要求的5分钟不起火。实现了从单体安全到系统安全的全面提升,为新能源汽车的电池系统安全提供了更优的高安全解决方案。

 

根据介绍,采用磷酸铁锂电芯的龙鳞甲电池系统体积成组效率大幅提升至76%,续航超过800公里;采用高锰铁镍电芯超过900公里;采用三元电芯则超过1000公里,可帮助整车企业在有限的空间内,进一步拓展续驶里程的上限。

 在高安全和长续航之外,龙鳞甲电池还有多重优势性能:

 

1、快充性能突出,龙鳞甲电池匹配三元电芯时支持4C快充。

 

2、成本优势明显,龙鳞甲电池减少了20%的结构件,为电池包减重10-20公斤。直接降低物料成本,提升生产效率,并提升了整车续航里程。

 

3、可扩展CTC(电芯直接成组到车身),龙鳞甲电池的系统上盖、水冷板,可以和车身乘员舱地板融合,合三为一。这一举措将显著提升电动汽车的集成效率,降低成本,提升装配效率。

 

4、极强的兼容性,可兼容各种化学体系,可搭载在A00-C级系列车型。极致的兼容性为整车企业缩短了新车型的研发周期;电池包的通用性也为整车企业而进一步降低了采购成本。

杨红新现场宣布,龙鳞甲电池将陆续搭载到2023年量产车型,包括2023年10月份量产的一款SUV和2023年10月量产的一款轿跑。龙鳞甲电池也将于即日起接受全球预定。

本届电池日上,蜂巢能源还发布了多项重磅技术突破,包括“飞叠”技术、高锰铁镍电池和纳米网硅负极。

 

“飞叠”技术:蜂巢能源持续推进叠片工艺的技术进化,至今发展到超高速叠片技术3.0。

 蜂巢能源第一代叠片技术的效率是0.6秒/片,第二代0.45/片。而第三代“飞叠”技术效率已经在努力赶超卷绕工艺,达到0.125秒/片的效率。

 

相较于蜂巢能源上一代叠片机,第三代“飞叠”技术的叠片机占地面积减少达 45%,效率提升 200%以上。第三代“飞叠”技术还集成了极片放卷、裁切、热压功能、叠片 CCD 在线监测、HI-POT在线监测,实现单片不良全检。在一致性方面,采用创新压刀结构,叠片对齐精度提升。

 

高锰铁镍电池:是蜂巢能源针对磷酸铁锂电池能量密度存在天花板而提出的新产品方案。由于不含钴,高锰铁镍电池成本可控;同时其能量密度又比磷酸铁锂更高。

 

与磷酸铁锂电池包相比,蜂巢能源的高锰铁镍电池包续航能够提升100公里,低温性能提升2倍;与同体积密度的三元电池包相比,整包成本要降低9.5%。

 

蜂巢能源预计高锰铁镍电池包重量能量密度为 220WH/kg,体积能量密度为 503 Wh/L,量产时间预计2024 年。

 

纳米网硅负极:是蜂巢能源为高能量密度电池提出的负极技术方案。蜂巢能源为此自主开发了筑网束硅技术、硅碳融合技术、双层包覆技术,循环寿命较进口同类产品提升10%。

 

这一负极材料的特点是,高容量、高首效、低膨胀、低产气、长寿命,支持4C 快充。蜂巢能源预计,纳米网硅负极搭配高镍正极,将率先在大圆柱电芯上实现应用,实现能量密度≥300Wh/kg。

 

杨红新预计,到2025年,搭配纳米网硅负极的高能量密度电芯产能将达到5GWh。

 

在品牌发布会上,蜂巢能源还首次官宣了储能业务规划,并将已经初步成型的生态链命名为蜂窝生态

 

杨红新表示,十年前,电池企业靠产品技术取胜;五年前,靠差异化定位取胜;但进入TWh时代,靠技术+制造取胜。蜂巢能源当前在科技创新、智能制造领域的充分投入,为的是在长期竞争中,保持优势。

 

蜂巢能源自成立以来,推出了一系列创新IP:“叠片电池”、“无钴电池”、“短刀电池”、“蜂云平台”、“车规级工厂”……这均源于蜂巢能源对未来电池行业竞争格局的判断。

 

“市场在变化,用户需求在升级,唯有持续的技术创新,才能行稳致远。”杨红新强调。

 

目前,蜂巢能源客户涵盖诸多国内外主流整车企业。包括长城、吉利、零跑、东风、岚图、小鹏、理想、光束、赛力斯、合众等国内知名主机厂,以及PSA(Stellantis 集团)等国际厂商。

 

可以看到,作为一家具备创新基因的动力电池企业,蜂巢能源正在主动、全面拥抱TWh时代的竞争与变局,并向着全球领先的能源互联科技企业快速前进。



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