“在奥特能电动车平台上的三大品牌(凯迪拉克、别克、雪佛兰)二十多款车型里面,我们最终会将电芯尺寸收窄到3个尺寸。”在第五届新能源汽车及动力电池(CIBF2024重庆)国际交流会——“聚焦固态、半固态,电池标准化趋势的探讨”圆桌对话上,泛亚汽车(通用汽车公司与上海汽车集团组建的汽车设计开发中心)高级技术经理白阳表示,电池尺寸标准规格繁多是主机厂近些年面临的一大痛点,电池尺寸标准化至关重要。
在新能源汽车发展初期,各家主机厂、电池企业产品开发需求不一,基于对性能和不同应用场景的匹配,电池规格不一,尺寸繁多。
在座谈中,白阳认为,电芯标准化最后也一定会实现,主要是电池尺寸标准化的优势已经非常明显:
· 首先,电池尺寸实现标准化,电池、设备企业产线投资会减少,降低产线开发、换型资金和时间成本。
· 其次,对于主机厂来说,电池标准化后,整车平台开发更方便,可以降低电动车型开发成本,给终端客户更好的产品体验,同时便于车企升级新一代的结构。
· 再者,标准化的电池可以大规模批量生产,匹配不同车型甚至不同车企,既降低了电池生产成本,也降低了电池厂商的库存风险。
· 最后,从退役电池梯次利用和回收角度来看,标准化的电池更利于退役管理。
白阳认为,电池标准化需要电池企业、主机厂、行业组织和国家共同去推动,希望整个行业最后形成小于十种规格的电池尺寸。
图为“聚焦固态、半固态,电池标准化趋势的探讨”圆桌对话
01
46系列圆柱电池或是标准化最优解之一
圆桌对话中,中汽中心首席科学家王芳也表示,经过多年市场和产品验证,当前电芯尺寸逐渐趋于稳定,一些典型的尺寸已经受到业界普遍认可,未来也会逐渐纳入相关标准中。
值得一提的是,国内电池企业正力新能已经与跨国车企携手,推进“电芯标准化,电池包平台化”。正力新能PHEV标准化电芯及平台化电池包已经配套通用旗下别克全新GL8陆尊PHEV车型。此外,特斯拉、宝马、大众等国际主流车企近年来也已经在电芯标准化方面开始了行动。其中,特斯拉、宝马等车企已经在圆柱形态上敲定了46系列圆柱尺寸;大众汽车在方形电池上推出了自家的标准电芯。
据电池中国了解,近年来,国内电池企业也在致力于寻求电池标准化“最优解”,包括正力新能、亿纬锂能、力神电池、比克电池等,都押注了46系列圆柱电池。
“公司今年4月推出的骐龙圆柱电池包也是基于未来电池标准化的考量。”正力新能首席产品官于哲勋表示,46系列圆柱电池由于其单体能量相对较小、安全性高、对极致化学体系兼容性好,且易于标准化,便于大规模生产制造、成组灵活等优点,越来越受到中高端乘用车市场的青睐。
46系列圆柱电芯尺寸,直径采用标准化的46mm,而高度覆盖80mm-125mm,可以满足不同车型对能量和电池包空间的需求,具有极强的适应性和兼容性。
于哲勋指出,通过标准化的电芯不仅可以满足不同车型的开发,还便于整车的性能升级迭代,“通过替换搭载不同化学体系的电芯,进而实现整包性能上的大幅提升,这也将是未来电池和整车发展的一个方向。”
据悉,正力新能将46系列圆柱电池作为公司推出的标准电芯之一,还应用了公司自主研发的同侧出极耳技术,使得电子传输路径大幅缩短80%,欧姆阻抗下降 30%,充放电倍率更强、体积利用率更高,可以满足高端乘用车极致动力需求。同时,正力新能将传统的氟橡胶密封圈设计升级为刻蚀纳米注塑技术(极能盖技术),相较于传统的顶盖集成技术,成本可降低10%;PPS与顶盖、极柱表面形成纳米级的锚栓结构和化学键结合,氦检气密性是传统密封圈水平的100倍,从而提高了电芯单体空间利用率及全生命周期可靠性。
02
半固态电池率先导入
电池能量密度进入300Wh/kg+时代
长续航、快充、高安全和高能量密度是主机厂对动力电池性能从未间断的追求。相较于液态锂电池,半固态电池电解液含量更少,安全性更高,对激进化学材料兼容性更强,因而被业界视为突破液态电池能量密度天花板的重要路径。
据电池中国不完全统计,目前包括正力新能、清陶能源、卫蓝新能源、孚能科技、力神电池、比克电池等多家电池企业,公布了其半固态电池技术研发或量产进展,半固态电池配套的“风口”已经开启。
值得一提的是,正力新能在半固态电池技术研发上,与电芯标准化相结合进行正向开发,率先推出了行业首款双重半固态超长续航大圆柱电池,电芯能量密度达到306Wh/kg。
在圆桌对话中,于哲勋指出,电池能量密度的提升主要是通过正负极材料体系的迭代实现,正力新能的46系列双重半固态圆柱电池,采用超高镍正极+高硅负极的材料体系,实现了远高于现阶段主流电池体系的能量密度。
据于哲勋介绍,正力新能的双重半固态电池技术,包含超高镍正极材料的固态电解质表面修饰技术,以及固态电解质复合隔膜技术。基于该双重半固态技术,一方面,电池的失效起始温度提升10°C,失效后最高温度降低150°C,安全性能得到有效提升;另一方面,在功率性能上,零下20°C 低温功率提升了20%,使得其具有良好的低温放电性能。
此外,半固态电池技术跟现有锂电池制造工艺有比较高的兼容性,能够更快实现产业化。
在半固态电池能量密度迭代上,于哲勋透露,未来正力新能还会导入克容量大于250mAh/g,甚至300mAh/g以上的新型正极材料,比如层状富锂锰等,实现电池能量密度的持续突破。
电池中国了解到,正力新能将标准化的46系列圆柱电芯与半固态电池技术结合,推出的正力骐龙电池系统,系统能量密度超245Wh/kg,整包电量高达 170kWh,是目前国内乘用车最大电量电池系统,支持大型纯电MPV车型,满电续航1000公里以上。
46系列标准化圆柱电芯,叠加半固态电池技术,使得正力骐龙电池集超安全、超高能量密度、及整车100万公里超长寿命和充电10分钟续航500公里的超快充技术于一体,极大地提升了整车性能和客户体验。这是正力新能依托化学体系差异化、电芯形态标准化、电池系统平台化的技术路线和产品矩阵,深度推进“LISA-321”全场景到多路径发展战略,与头部客户开展平台化项目开发探索的宝贵实践经验,相信这一方向在整个行业会逐渐成为趋势。