这三个关键词条是否会让你面前一亮?这看似有些“黑科技”的描述,并不是在迢遥的未来,2021年,带着这几个关键词的电池即将揭橥。
作为贴着这些关键词条的企业——辉能科技近日与第一电动网进行了一次深入互换,独家向我们表露了辉能在固态电池研究过程中的最新技能。
如何做到绝对安全的电池

正所谓世事无绝对,企业在对外发言时每每不会把话说得太满,但在互换过程中,辉能就动力电池安全方面几次提到了“绝对”,而这也是这次辉能所表露的新技能重点。
今年北京车展期间,第一电网组织了一场主题为“我喜好的电动汽车”的用户沟通会,到场的电动车用户对当前各自的购车决策优先项做了投票。终极结果显示,安全以绝对的上风超越续航,成为这些用户购车决策的第一优先考虑。
而聚焦到电池安全上,如何担保自己的电动车不会涌现热失落控是消费者最关心的问题。随着近日威马因部分车型所搭载的电池存在热失落控隐患而不得不启动召回,舆论对这一话题的热度也达到了顶峰。
电池热失落控是指电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率,大量热量在电池内部积累导致电池温度连忙上升,终极引起电池动怒或爆炸,全体过程大致分为上图所示的五个阶段。一旦触发热失落控,很难在电池模组及电池包的设计与保护机构层面上阻挡,如何在热失落控的化学反应过程中去阻挡反应连续发生,成为理解决热失落控问题的关键。
对了辉能来说,ASM技能便是这个关键。
所谓的ASM,全称是Active Safety Mechanism,翻译成中文便是主动安全机制。由于是核心专利机密,辉能方面并没有透露ASM实现主动安全的事理是什么。
“导入ASM后能主动终止电池的热失落控反应。你可以把它想象成在能量连忙变革时,ASM就会自启把电池‘杀去世’,把电池变成石头,让电池停滞反应,从而将电池转变成稳态。”辉能干系卖力人见告第一电动网。
既然有“主动”,自然就有“被动”与之相结合,双剑合璧才是达到“绝对安全”标准的担保。
根据辉能先容,“被动”安全指的是固态电池本身的特性,由于无隔膜或PP/PE,故没有第二阶段反应,同时,氧化物电解质延后了正极分解,大幅降落了产热幅度。在加入了ASM主动安全机制后,第3到第5阶段的极层化学反应将自我阻断,“两者结合,让我们能担保模组乃至到电池包都不会有任何热失落控反应发生。而采取了ASM的电芯,连假性热失落控都不会涌现。”
这里的假性热失落控,是指辉能的电芯在进行ARC测试(在近似绝热的环境对被测样品的放热行为进行测试剖析,反应靠近于真实反应过程,能得到热失落控条件下表不雅观放热反应的动力学参数)过程中,涌现的暂时温度上升后便降温的征象(上图导入前部分),全体过程无热失落控风险。在导入ASM后,假性热失落控都不再发生(上图导入后部分),“这样各种高能材料在高度密集的封装下也能无安全隐忧。”辉能干系卖力人先容道。
新能源车如果改换为CIP电池包,续航将打破1000公里
ASM的导入,安全性能提升只是一方面。随着安全得以担保,电池包可想象的空间也得以延伸,最直不雅观的便是电池包构造上的变革。
辉能最新电池包构造示意图
从辉能最新的电池包构造图中可以看到,第一层和第四层是全体电池包的高下盖,第三层是电池包的绝缘散热材料,中间黄色部分便是电芯。
“我们把这项技能称为CIP,Cell is Pack,1颗电芯便是1个电池包。”辉能先容道。
带模组构造的MAB
此前出于安全性的考量,辉能的MAB(多轴向双极电池电池包)依然保留了大模组(类似于CTP),“之前还做不到无模组,但在导入ASM后,就能去掉相应的安全部件,从而让封装体积效率大于85%,这意味着电池包85%体积的部件都是带电原件(根据辉能供应数据,T公司这一数值约为33%)。”
辉能方面透露,这款即将揭橥的电池,其电芯配方为NCM811正极+28%SiOx负极,依然是采取的混成固态,整颗电芯中只有重量不到4%的胶态电解质。在利用MAB技能制成PACK后,体积能量密度达480Wh/L。“如果将搭载了圆柱状电池的T公司电池包更换成这款CIP电池包,根据能量密度来换算,续航里程将达到1159km。”
同时,随着成组效率的提升,PACK的体积也进一步缩小,这让辉能的电池包能完备处于汽车的蓝色安全区(下图所示),从而在发生事件时减少电池包被撞的几率,进一步提升了其安全性。
另一方面,辉能的电芯由于采取了双极电池技能,可以直接在电芯内堆叠串联,从而进一步减小阻值,这带来的最直接影响便是产热变小,热分布也变得更为均匀。
“ASM和多轴双极技能的结合让我们只用35%传统电池包封装的本钱乃至更少便能完玉成部CIP封装过程。”辉能方面见告第一电动网,“同时,电池的制作过程也得以进一步简化。”
由于没有电解液,以是省略了注液的步骤,同时,由于是从极片(Inlay)直接堆叠组装成电池包(Pack),省略了模组环节,与传统液态电池包比较,节省了45%的制程。另一方面,在生产设备上,辉能仅需单轴自动扮装备就能实现精简高速的内部堆叠串联,从而成本投入也进一步减少。
“制程的简化让整体电池包成本相较传统液态电池能减少20%,单位产能增加3倍;利用机器的繁芜度降落以及工厂方面的举动步伐精简则会让投资减少23%。”
据悉,在产能达到20GWh后,辉能电池包的本钱将低落至100美元/kwh乃至以下水平。
与韶光赛跑
对付辉能科技来说,面向未来市场竞争的三张王牌——LCB(锂陶瓷电池)+MAB+ASM已经集齐。
固态电芯+多轴双极电池高密度封装技能+主动安全机制,让电池在绝对安全的条件下即实现了能量密度的提升又实现了本钱的下探,一旦正式投入市场,相信会成为动力电池市场中一股不可小觑的力量。
同时,辉能固态电池的参数仍有进一步提升的空间。根据预测,在2023年其电芯SiOx负极中硅比例达到100%时,除了能大幅提升能量密度以外,本钱的降幅将达到32%(在固定产能10GWh条件下)。
对付辉能来说,目前最主要的课题便是与韶光赛跑,尽快形成规模效应,让本钱上风尽快表示。
据理解,搭载ASM技能的新电池将于2021年在桃园工厂实现量产,产能约为0.5~1GWh。“同时我们也要在内地落地,把产线进行复制,这块难度不算太大。”
辉能估量,加上选址、工厂培植以及与家当链互助的韶光,其产能将在2023~2024年间达到7~27GWh。但这期间依然面临着不愿定成分。
在此前一次与辉能科技的互换中,CEO杨思枏曾坦言宁德时期是辉能后续真正主要的竞争对手。而就在不久前,宁德时期董事长曾毓群在公开场合演讲时透露,宁德时期新开拓的产品已经可以做到不动怒,只冒烟,该产品估量今年年底在部分高端车型上率先实现量产。与此同时,宁德时期还在研究一种新的电池集成技能,该技能的全称为CTC(Cell to Chassis),是一种将电芯和底盘集成一起,再把电机、电控、整车高压如DC/DC、OBC等通过创新架构集成在一起技能。
这两项新透露的技能,与辉能ASM和CIP技能有很多相似之处。
不过,对付自己的技能,辉能依然充满信心。“正由于我们率先在固态电池领域做到了模组和PACK阶段,才创造了这样的安全问题不得不去办理,因此花费了很多心思才做出ASM这项技能。从生产成熟度来说,我们领先丰田6年,领先QuantumScape7年”。
同时,辉能从材料、构造、设备到回收都有研发,除了投入韶光早,布局范围也相对较广,目前已经形成了专利“护城河”。
据悉,辉能估量将于2022年迎来第一波的装机潮,但详细互助车企辉能方面对时没有透露。厂址的选择除了此前表露的杭州,近期也有许多地方在同步推进。
(今年7月,辉能与杭州临安区公民政府签约)
这次互换,我们与辉能达成了一个共识:未来新能源市场能做多大,关键在于动力电池技能能有多大打破。
根据高盛以及Global EV outlook 2019估量,守旧估计到2025年环球动力电池市场的需求量将达到960GWh,2030年数字将上升到1840GWh。
“但如果涌现动力电池技能的打破,全体市场又将在守旧估计的根本上再增长187%。”辉能先容道。
同时,辉能也认为,2021年依然是“腥风血雨”的一年,外资车企开始在新能源领域发力,浩瀚重磅车型也将轮番上市轰炸市场;自主品牌纷纭创立新品牌、求“独立”,以求用更大的势能巩固和扩大自己的“蛋糕”;新势力们也经由第一轮的淘汰赛,能量逐渐增大……
而作为新能源汽车的关键零部件, 动力电池企业间也是“暗潮涌动”,行业的再次洗牌或许已经附近。
但这样的“血腥”却是市场、是消费者(尤其是“等等党”)喜闻乐见的,新能源行业发展的美好蓝图正在加速展开。