力神電池周江：新型包覆技術能夠有效提高高鎳材料性能
當前新能源汽車動力電池產業(yè)發(fā)展進入關鍵時期，財政補貼逐漸退坡，產業(yè)鏈資金緊張、成本壓力山大；同時電動汽車起火等安全事故頻發(fā)，動力電池安全技術難題亟待破解；長續(xù)航里程需求呼喚更高能量密度的動力電池。近日，天津力神電池股份有限公司執(zhí)行副總裁兼研究院院長周江介紹了力神電池在產品研發(fā)方面的技術創(chuàng)新。
多樣化產品矩陣
據(jù)周江介紹，力神電池的動力電池產品矩陣，整體上來講可以分為高比能量和高功率兩條線路，并且對方形、軟包和圓柱電池三種類型都有所布局。目前，力神電池50Ah的方形電池已經(jīng)量產出貨，2020年會開發(fā)60Ah的電池。
眾所周知，近年來為了提升新能源汽車動力電池能量密度、降低成本，圓柱電池領域掀起了從18650向21700升級換代的潮流。自從全球電動汽車明星特斯拉讓21700電池大放異彩之后，國內外相關企業(yè)趨之若鶩研發(fā)生產21700電池，宣告全球動力電池正式進入21700時代。
力神電池是國內最早量產21700電池的企業(yè)之一，早在2017年7月，力神電池就宣布其21700產線正式投產，這條產線是國內首家為21700產品定制的產線。2018年6月，搭載力神電池蘇州基地生產的21700三元動力電池的江淮iEV6ES上市，系國內首款搭載21700三元電池的乘用車。
“力神21700電池從2018年開始到今年出貨已經(jīng)有1.01GWh，裝配了19000輛車，目前為止運行比較良好。”周江介紹道，目前力神電池生產的4.5Ah的21700電芯能量密度可達220wh/kg，2020年年初會量產4.8Ah的電池，在材料方面提高了硅的含量，電芯能量密度能夠做到245wh/kg。
據(jù)周江介紹，力神電池的軟包動力電池雖有布局但還未量產，目前仍然處于開發(fā)階段。“主要是跟國外的客戶合作開發(fā)的項目，正極材料是811，負極材料是石墨，含硅的體系計劃在2021年上半年量產，高功率電芯已經(jīng)有國際車廠的定點項目，能量密度能夠做到260Wh/kg。”周江解釋說。
在安全性方面，力神的軟包電池能夠實現(xiàn)45℃循環(huán)675次后電池通過熱箱測試，電芯無漏液、不起火、不爆炸。周江表示，在循環(huán)方面，25℃條件下可以做到1500次，高溫條件下可以做到1100次。在快充方面，15分鐘可充50%的電，30分鐘可以充80%的電。正如周江所說，“電芯雖然能量密度很高，我們依然可以做到相對快充的性能。”
周江還談到，力神電池承接的重大國家項目，其容量77Ah的軟包電池產品，電芯能量密度可達303Wh/kg，目前已經(jīng)做到B樣階段，正朝著C樣和SVP在開發(fā)。
找到完美平衡點
從某種程度上來講，電池的能量密度越高其安全性就越低。周江表示，從整體上來講，未來的新能源汽車會要求越來越長的續(xù)駛里程，研發(fā)高能量電芯是一個必然趨勢。所以這就需要化解高能量密度和安全性之間的矛盾，周江提出的解決思路是：找到一個平衡點。
“從改善過程入手，持續(xù)改善高比能電池的性能，現(xiàn)階段來講徹底地解決安全性問題不太現(xiàn)實，我們能做到的是不斷拓寬安全邊界，讓客戶更加放心使用我們的電池，我們需要在過程、性能、安全性之間找到一個完美的平衡，這是從技術人員的角度講要做的工作。”周江解釋道。
周江指出，高鎳材料的界面因為很高的氧化性，很容易發(fā)生反應，產生一些比如***等有害的氣體，這是目前學界研究的一個難點。此外，硅材料如果膨脹非常大，會導致材料粉化、增加內阻；如果膨脹過于劇烈，還會給力學結構上帶來一些新問題。
周江表示，使用高鎳的材料，不管是811還是NCA，會面臨一些循環(huán)和存儲的問題。特別是在高溫條件下，與低鎳相比高鎳材料容易產氣和開裂等，安全性也不好。“對于硅來講，容易膨脹和低能守效，都是一個問題，要在設計開發(fā)階段找到一個完美的平衡。”周江談到。
特別值得一提的是，在改善正極材料表面的穩(wěn)定性方面，周江介紹，力神電池采取了新的包覆技術，有效地改善了高鎳正極材料的表面性能，極大地降低了高溫存儲后的內阻增長。
“如果阻抗很大的話，輸出功率會極致地下降。Service內阻的變化，改善前不能滿足要求，改善后還不錯，30多天直流內阻增長6%-7%左右，新的包覆技術能夠穩(wěn)定高鎳正極材料的表面。”周江舉例說明。
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