2020年,特斯拉正式提出4680大圓柱電池技術(shù),通過無極耳(也稱全極耳)技術(shù),創(chuàng)新地解決了圓柱電池體積增大后內(nèi)阻和發(fā)熱量問題,滿足高能量密度、高功率等性能要求,使得大圓柱正式進(jìn)入行業(yè)視野。

大圓柱電池采用鋼殼設(shè)計,對極致化學(xué)體系兼容性好,且制造成本低、易于標(biāo)準(zhǔn)化,越來越受到中高端乘用車市場的青睞,大部分車企都將大圓柱電池作為主要路線之一。

值得注意的是,無極耳電池技術(shù)雖然解決了圓柱電池電流路徑的問題,但正負(fù)極異側(cè)設(shè)計所帶來的電子傳輸路徑仍然過長,導(dǎo)致內(nèi)阻偏大,且受限于傳統(tǒng)材料和工藝設(shè)計,無法滿足高端乘用車應(yīng)用市場的極致需求。

近日,國內(nèi)電池企業(yè)在大圓柱技術(shù)創(chuàng)新上已先行一步,基于結(jié)構(gòu)和材料層面變革性的創(chuàng)新,引領(lǐng)大圓柱技術(shù)新趨勢。4月19日,正力新能發(fā)布全球首款雙重半固態(tài)大圓柱電池——“正力·騏龍”大圓柱電池系統(tǒng),該電池采用正力新能獨創(chuàng)的“極能環(huán)、極能蓋、極能態(tài)”三大核心技術(shù),集超安全、超高能量密度、及整車100萬公里超長壽命和充電10分鐘續(xù)航500公里的超快充技術(shù)于一體,支持純電MPV車型,滿電續(xù)航1000公里以上,且電池包容量高達(dá)170kWh,是目前國內(nèi)乘用車電池中帶電量最大的電池系統(tǒng)。

破解行業(yè)痛點,正力新能獨創(chuàng)三大極能電芯技術(shù)

數(shù)據(jù)顯示,今年一季度中國市場新能源汽車銷量達(dá)到209萬輛,新車滲透率超過30%,隨著新能源汽車的普及,高端乘用車需求越來越大,主流車企陸續(xù)推出高端車型來吸引消費者;同時,寶馬、大眾、奔馳等海外車企也在加碼高端乘用車布局。

現(xiàn)階段,受限于電池材料、設(shè)計和工藝難題,主流電池仍無法滿足高端乘用車對續(xù)航、充電速度、安全和使用壽命的極致需求。正力新能基于LISA3-2-1 研發(fā)戰(zhàn)略,針對高端乘用車市場需求痛點,依托正力極能技術(shù)電芯體系,推出46系列大圓柱電池,電芯單體容量達(dá)到49.5Ah。

據(jù)正力新能介紹,該大圓柱電芯是公司基于材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和工藝裝備等維度創(chuàng)新,并通過“極能環(huán)、極能蓋和極能態(tài)”三大創(chuàng)新形態(tài)產(chǎn)出的成果。

極能環(huán)技術(shù):傳統(tǒng)?4680圓柱電芯正負(fù)極采用異側(cè)設(shè)計,電子傳輸路徑過長,內(nèi)阻偏大。正力新能獨創(chuàng)同側(cè)出極耳技術(shù),大幅縮短電子傳輸路徑,降低歐姆電阻。據(jù)悉,為了實現(xiàn)同側(cè)出極耳結(jié)構(gòu),正力新能開發(fā)了激光模切卷繞一體化的閉環(huán)圓柱制造設(shè)備,解決了同側(cè)出極耳的工藝難題,實現(xiàn)了產(chǎn)品的全面升級。相較于無極耳技術(shù),極能環(huán)技術(shù)大圓柱電芯電子路徑縮短80%、歐姆阻抗下降 30%,體積利用率提升3%。

極能蓋技術(shù):正力新能將傳統(tǒng)的氟橡膠密封圈設(shè)計升級為刻蝕納米注塑技術(shù),相較于傳統(tǒng)的頂蓋集成技術(shù),該技術(shù)可降低10%成本;PPS與頂蓋、極柱表面形成納米級的錨栓結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵結(jié)合,氦檢氣密性提升兩個數(shù)量級,是傳統(tǒng)密封圈水平的100倍,從而提高了電芯單體空間利用率及全生命周期可靠性。

極能態(tài)技術(shù):即雙重半固態(tài)電芯技術(shù):超高鎳正極材料的固態(tài)電解質(zhì)表面修飾技術(shù)、固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合隔膜。得益于雙重半固態(tài)技術(shù)的加持,大圓柱電芯的熱穩(wěn)定性得到明顯改善,失效起始溫度提高10度,失效后最高溫度降低150°C。此外,在安全性得到提升的同時,電芯的功率性能也得到了改善,零下20°C 低溫功率提升了20%。

可以看到,基于大圓柱對極致化學(xué)體系的良好兼容性,以及公司對電池材料技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā),正力新能在材料創(chuàng)新上,正極使用超高鎳,負(fù)極使用硅碳,同時率先在行業(yè)應(yīng)用固態(tài)電解質(zhì)表面修飾技術(shù)、固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合隔膜技術(shù),使得公司的46圓柱電芯,能量密度達(dá)到306Wh/kg,處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

在結(jié)構(gòu)和設(shè)計創(chuàng)新上,正力新能獨創(chuàng)了同側(cè)出極耳電芯技術(shù),解決了現(xiàn)有4680圓柱電芯內(nèi)阻偏大的問題,同時首創(chuàng)了納米注塑技術(shù)不僅提高了電芯單體空間利用率及全生命周期可靠性,還降低了電芯成本。

基于材料、結(jié)構(gòu)方面的開創(chuàng)性創(chuàng)新能力,正力新能也同步進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)布局。截至目前,正力極能電芯技術(shù)已經(jīng)布局?291 項專利,其中納米注塑25項、高鎳+硅碳 64 項、半固態(tài)技術(shù) 16 項、圓柱電芯技術(shù) 125 項、圓柱電池包技術(shù) 61 項。

170kWh引領(lǐng)超長續(xù)航 正力·騏龍全新定義“三超一快”

與目前業(yè)界在大圓柱電池技術(shù)上多采用跟隨狀態(tài)不同,正力新能率先開創(chuàng)同側(cè)出極耳、納米注塑、雙重半固態(tài)技術(shù),破解了當(dāng)前大圓柱電芯的行業(yè)痛點,進(jìn)一步探索了大圓柱電池的性能、安全、成本極限,以能量密度306Wh/kg,單顆電芯容量49.5Ah,4C超快充性能等多個優(yōu)異性能,滿足高端乘用車的極致需求。

依托三大獨創(chuàng)技術(shù),基于正力新能46系列圓柱電芯,正力新能推出的“正力·騏龍”大圓柱電池產(chǎn)品,帶電量達(dá)到170kWh,創(chuàng)下目前國內(nèi)新能源乘用車電池包容量之最。不過,電池容量只是正力新能在系統(tǒng)層面創(chuàng)新的一個縮影,“正力·騏龍”在安全、壽命、快充、CTC結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的創(chuàng)新也可圈可點。

安全層面,現(xiàn)階段如何保障超高電量產(chǎn)品的安全性是大容量產(chǎn)品的“珠穆朗瑪”。除了采用極致安全的46大尺寸圓柱電芯,正力新能在系統(tǒng)層面還進(jìn)行了多重安全設(shè)計:

首先是應(yīng)用熱電分離技術(shù):電芯失效時防爆閥向下噴發(fā)排氣,保證乘員艙的安全,且與電氣連接區(qū)域上下隔離,防止拉弧二次短路,且仍能保證監(jiān)控系統(tǒng)正常工作;

其次,應(yīng)用多重側(cè)面熱防護(hù)技術(shù),實現(xiàn)電池包級別的永不熱擴(kuò)散(NTP)。

系統(tǒng)能量層面,以306Wh/kg超高能量密度的圓柱電芯為基礎(chǔ),正力新能在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上利用電池包上蓋與整車底盤集成的CTC設(shè)計,整包電量高達(dá) 170kWh,是目前國內(nèi)乘用車最大電量電池系統(tǒng)。

為延長電池系統(tǒng)循環(huán)壽命,正力·騏龍采用系統(tǒng)高效均衡熱管理,保證電池工作環(huán)境的一致性;多支路并聯(lián)設(shè)計,各支路流量偏差<3%;熱阻均衡逆向設(shè)計,快充工況下整包電芯溫差小于 5℃,從而保障整車全生命周期內(nèi)可以實現(xiàn)100萬公里的超長續(xù)航。

在快充方面,正力·騏龍采用800V高壓快充平臺電氣設(shè)計和系統(tǒng)超強(qiáng)熱管理。其中,800V平臺電氣設(shè)計,滿足高壓大電流快充;高效熱管理,快充最大溫升小于 30°C;同時集成BDU液冷,保證電氣件的工作穩(wěn)定性;正力騏龍可以支持4C快速充電,充電10分鐘續(xù)航500公里。實現(xiàn)純電MPV車型滿電續(xù)航1000公里以上,真正做到,千里奔赴,一充即達(dá);

憑借170kWh的超大容量、NTP 的超安全保障、245Wh/kg的超高系統(tǒng)能量密度、100 萬公里的超長壽命,以及4C的超快充性能,正力新能正重新定義“三超一快”,以極致性能引領(lǐng)高端乘用車電池技術(shù)新趨勢。

“正力·騏龍”電池系統(tǒng)也已于2023年完成裝機(jī)測試,并且已由整車廠送檢第三方權(quán)威檢測機(jī)構(gòu),電芯及電池包獲得了多項檢測認(rèn)證證書。未來,隨著“正力·騏龍”電池以極致性能和體驗,陸續(xù)配套更多高端車型,必將不斷提升正力新能在全球電池市場的競爭力。

據(jù)悉,2023年,正力新能正式對外發(fā)布了「LISA-321」的長期研發(fā)技術(shù)戰(zhàn)略,并布局覆蓋「陸海空」全生態(tài)全應(yīng)用場景的產(chǎn)品研發(fā)體系。在此基礎(chǔ)上,正力新能不斷實踐電化學(xué)材料差異化的探索,提供標(biāo)準(zhǔn)化電芯的解決方案,助力車企實現(xiàn)電池包平臺化,踐行多路徑均衡發(fā)展的長期戰(zhàn)略。

目前,正力新能已構(gòu)建涵蓋BEV、PHEV、EREV和HEV等汽車,儲能、電動載人飛行器、電動船舶等全場景、多路徑的技術(shù)路線和產(chǎn)品矩陣,并在海陸空各領(lǐng)域都已經(jīng)與全球客戶進(jìn)行深度全面合作。