中国汽车动力电池产业创新联盟的数据显示,2022年,我国动力电池累计装车量达294.6GWh,同比增长90.7%。在装车量高速增长的背景下,动力电池新技术也层出不穷,麒麟电池、龙鳞甲电池、SFC480超级快充电池等相继出现。动力电池技术路线将怎样发展?新技术将带来哪些挑战?
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■■ 新技术层出不穷
2022年,宁德时代、蜂巢能源、欣旺达、瑞浦兰钧等主流电池企业均发布了创新技术,新技术各具特点,都使电池性能有了明显提升。
2022年6月,宁德时代发布CTP 3.0麒麟电池。该电池材料体系兼容三元材料和LFP,体积利用率突破72%,系统能量密度分别达到250Wh/kg和160Wh/kg,兼具安全无热扩散技术,支持5分钟快速热启动及10分钟10%-80%的快充,具备4C快充能力,支持整车续航超1000公里。8月,瑞浦兰钧发布“问顶”电池。该电池采用全新的动力电池设计结构、新型一体化焊接技术,使得电芯内部结构实现了一体化的连接,空间利用率有效提升超7%。通过该技术使LFP电芯体积能量密度达到450Wh/L,支持整车续航超700公里,让新一代中镍三元电池支持整车续航超1000公里。12月,蜂巢能源发布龙鳞甲电池。该电池采用“热-电分离”设计和双面冷却设计,换热能力较一般水平提升70%,极大提升了电池包安全性,采用LFP电芯的系统体积成组效率提升至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。
据了解,目前,动力电池技术创新主要集中在材料、结构、封装形式上。根据此前中国科学院院士欧阳明高的预计,未来动力电池很有可能出现更多材料体系方面的创新。
■■ 多路线共同发展
在伊维经济研究院研究部总经理、中国电池产业研究院院长吴辉看来,未来,动力电池的技术路线和形态将呈现百家争鸣的态势,并不会趋向于某一方向。
“目前,各种电池技术的名称多种多样,反映了动力电池技术的不稳定以及市场竞争十分激烈。”新能源与智能网联汽车独立研究者曹广平表示,“电池技术路线是否能够统一,关键还是要看电池正负极和电解质层的材料体系,是材料体系的特性决定了电池的生产工艺和应用特点,然后才决定了包装形式、尺寸规格、系统构成以及装车后的安装集成等,包括后续的售后维护与回收利用。”
曹广平认为,目前正极的铁锂、三元、高镍、无钴,负极的石墨、无定形碳、硅碳等,电解质的液态、半固态、全固态等这些材料体系的发展仍未完全稳定,继而这些材料所决定的能量密度、功率密度、安全性、寿命、成本等多方面的特性也就难以统一,后续电池应用的各种形式要素也就更难统一。
海通国际的研报指出,随着行业成熟度不断提升,动力电池技术革新将成为驱动行业发展的核心因素,主要通过现有材料体系的迭代升级和结构创新推动能量密度提升,实现降本增效。中期,铁锂与三元仍然是材料体系的主流路线,并将在成分方面不断优化改良;长期来看,“低成本+高能量密度”发展趋势较为明确。
与此同时,在2022年碳酸锂等动力电池原材料价格疯涨的情况下,钠离子电池、固态电池、锰基电池等还未实现大规模商业化的新型电池备受关注。不过,曹广平指出:“如钠离子电池,虽然资源相对丰富、理论上成本低、安全性好,但量产替代需要一个长期的过程。在钠离子电池取得进步的过程中,锂离子电池等新技术肯定也会发展,所以多条技术路线仍是竞争关系。”
■■ “车电”融合发展
动力电池是电动汽车最为核心的部件,目前,各类电池技术已能满足主流车型对于续航里程等多方面的要求。那么,未来动力电池新技术和电动汽车二者将会如何相互影响?
在曹广平看来,电池技术是车辆电动化发展的一大瓶颈。“这个瓶颈决定了整车是采用混动还是采用纯电动路线,包括混动里的串混、插混、普混以及纯电动里面的各级别、各续航里程车型的设计路线。反过来,整车的市场需求也决定了对电池能量密度、安全性、价格、寿命等的要求。在技术层面上,会要求目前整车面向电池这个短板进行设计。比如,降低风阻能耗、减重轻量化、电池管理智能化,都要围绕电池设计和评估并做平衡。反过来,整车又为电池提出技术和设计要求。”
曹广平同时表示,未来应该将动力电池研发放在首位,整车和充电设施围绕电池也可以做更多创新。
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关键词:【动力电池】【电池技术】【电动汽车】