新闻中心
又闻量产，全球聚焦的固态电池要来了吗？
“固态电池取代三元锂电池将是今后的发展趋势。”这种看法近来业界舆论呼声较高。全固态电池是当前学术界的研究热点，也是产业界关注的焦点，它的安全性比起同电极体系的液态锂离子电池有明显提高，但在电动汽车上实际推广应用还需要时间。近日，随着哪吒汽车与清陶达成全面深度合作，共同推进固态电池的研发与应用。固态电池的话题再次成为相关热点，同时也预示着离固态电池真正的量产应用更近了一步。据悉，合众旗下第二款量产车哪吒U将首次搭载两家企业研发的固态电池，计划年底前量产500台。与传统锂电池相比，固态锂电池具有安全性能高、循环寿命长、能量密度高、耐受温度范围大、可柔性化等优点，可解决目前传统锂电池面临的安全性较差和续航里程短的问题，被认为是下一代锂电池的选择。谨慎乐观的固态电池固态电池虽有强大的优势，但在发展过程中，仍然存在待解的问题，有些关键性问题还需要有突破性进展。如目前固态电池几大待解难题有：温度较低的时候，内阻比较大；材料导电率不高，功率密度提升困难；制造大容量单体困难；大规模制造中的正负极成膜技术还需进一步研究等。有行业专家认为：真正意义上的全固态电池技术现在仍不成熟。其中，固态电池的固态界面接触性是重要的技术难点，即电解质与电极之间形成高电阻界面，还存在技术不确定性，未来还需要较长时间的科研攻关。好消息是，搭载固态电池的哪吒U电动车即将小批量产，据悉，该车的固态电池能量密度有望超过500Wh/kg，即如果一台续航600公里的锂离子电池电动车把电池换成固态电池，续航可以超过2000公里。如果真是这样，电动汽车的里程焦虑将不复存在。三元锂电池困境随着天气转暖，电动汽车自燃问题再一次触动了人们的神经。其中，自燃原因大多指向了动力电池。现阶段新能源乘用车大多采用三元锂电池，其材料体系为三元正极+液态电解质+石墨负极，而固态电池材料中没有可燃的液态有机溶液，安全系数相对提高了很多。据介绍，三元锂电池在200℃左右就会分解，并释放出氧分子，使燃烧更加剧烈。尽管目前动力电池在电池模块和系统设计方面，已经采取了先进的电源管理技术、冷却技术、密封技术、散热技术等，基本满足了电动汽车对安全性的要求，但依然存在着热失控、过热、起火燃烧等危险。导致其燃烧的根本原因，是锂离子电池电解质属于可燃的有机溶液。还有就是电池的能量密度，目前，三元锂电池单体能量密度已经接近极限，很难再有大的突破。有观点认为：依靠三元锂电池技术路线，动力电池能量密度难以突破350Wh/kg。而按照我国相关产业规划，动力电池的能量密度需要在2025年至2030年达到350Wh/kg。显然，开发新一代电池已迫在眉睫。固态电池好处与前景固态电池，是一种使用固体电极材料和固体电解质材料，不含有任何液体的电池。固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜，具有高安全性、高体积能量密度，同时与不同新型高比能电极体系（如锂硫体系、金属-空气体系等）具有广泛适配性，可进一步提升质量能量密度，在提高安全性的同时增加续驶能力，从而有望成为下一代动力电池的解决方案。目前，固态电池的小批量装车仍属于试验阶段，以期在实际应用中发现并解决问题。不过随着参与量产企业的增多，说明固态电池至少取得了阶段性进展，未来更加光明。全球聚焦固态电池无疑，固态电池技术正在成为世界范围内的竞争热点。全球多个车企和电池厂家发布了固态电池相关的研发进展。日本经济省曾宣布出资16亿日元（约合人民币1亿元），联合丰田、本田、日产、松下、GS汤浅、东丽、旭化成、三井化学、三菱化学等顶级产业链力量，共同研发固态电池，希望以成熟的固态电池技术在2030年实现800公里续航目标。韩国也不甘落后，目前，三星SDI、LG化学等都投入到固态电池的研发之中。据了解，三星的固态电池可能最初应用于手机上，下一步将开发车用动力固态电池。近日，三星与现代领导人会面讨论电池技术，引发了三星为现代提供固态电池的猜想。此外，LG化学也在研究固态电池，据称技术水平与三星不相上下。此外，宝马宣布与SolidPower公司合作研发固态锂电池；博世与GS汤浅电池公司及三菱重工共同建立了新工厂，主攻固态阳极锂离子电池；本田与日立造船建立的机构已研发出Ah级电池，预计不久后量产。国内在进行固态锂电开发的企业包括宁德时代、国珈星际、江苏清陶能源、台湾辉能、中航锂电等。其中，宁德时代以硫化物电解质为主要研发方向，采用正极包覆解决正极材料与固态电解质的界面反应问题。清陶能源研发高固含量的全陶瓷隔膜和无机固体电解质，目前已与北汽、哪吒汽车开展合作。国珈星际采用材料基因组技术，通过高通量测试技术确定聚合物固态电解质的最佳组成。此外，如赣锋锂业、比亚迪、万向123等也都宣布布局固态电池领域。技术创新决定未来固态电池实现了电池结构从电极材料+电解液的固液界面向电极材料+固态电解质的固固界面转化。在固态电池发展过程中，固态电解质主要有硫化物、氧化物、薄膜以及固态聚合物等多种方案。每种方案各有优缺点，也都在研发中取得了一定成果。据悉，大部分科研团队和企业目前处于基础研究到中试放大和小批量量产的关键环节。据介绍，在固态电池领域，中国最大竞争对手是日本。日本在硫化物类固态电解质方面的研究基础雄厚，正全力应用于固态电池的研发。中国更着眼于氧化物类固态电解质，并且已投产固态电池生产线。研发方面日本仍处于领先，但产业化方面中国有望赶超。尽管中、日布局的固态电池采用不同的电解质，但谁能率先解决稳定性问题，谁就能迅速占领固态电池的市场。业内专家普遍认为：新能源汽车转向固态电池只是可能的一个方向，目前被视为液态锂电池最有可能的替代者。但是否能够全面转向固态电池，还取决于固态电池本身的技术进步和市场推广。显然，目前说固态电池时代来临还为时尚早，但其希望无疑在逐渐增大。
来源：中国汽车报
动力电池最好的时代过去了?
4月，两架特殊的国际航班分别飞往波兰和匈牙利，撕开了欧洲阻挡新冠疫情的马奇诺防线。飞机上到底是谁？为何他们能够让执拗的欧洲人心甘情愿敞开生命之门？答案很快浮出水面。两架航班当中，一架搭载了将进入LG化学波兰工厂的200名技术工人，而另一架搭载了SK Innovation派往匈牙利工厂的300名员工。欧洲电池告急，国门为之洞开。◆被迫营业的欧洲车企商人无利不起早。燃油车时代，以大众为代表的欧洲车企掌控着汽车产业的话语权，并没有动力大张旗鼓地干电动汽车。燃油车赚钱不快不稳不香吗？然而，欧洲2021年将全面实施最严减排法规，达摩克里斯之剑悬在了头顶。为了不挨罚，大家必须猛干快上电动车，可即便如此，多数车企大概率还是完不成减排任务。据英国咨询机构PA年初的测算，以目前的节奏，欧洲几大车企集团都会收到巨额罚单。从额度上看，大众是最惨的，可能又被罚45亿欧元，这笔钱相当于大众2019年息税前利润的25%。地主老财也扛不住老这么被罚呀！若想完成2021年的减排目标，欧洲2021年的电动车销量必须要比2018年再多250万辆才行。250万辆什么概念？大众的ID.3生产线，2020年的规划产量是10万辆，那么，一共需要至少26条这样的产线，加足马力，齐齐开工并将造出来的电动车全部卖出去。电动车，造就完了！但“大众们”他没电池啊！疫情期间，紧急召集LG化学和SK Innovation复工，也只是解燃眉之急。◆中国电池的西征一穷二白的动力电池家底，让被迫营业的“大众们”眼下只能仰人鼻息，早早坐上牌桌的中国供应商也占得先机。以大众为例，其MEB平台已分四批锁定了不同的电池供应商，前两批采购量是60GWh，供应商是清一色的亚洲供应商，宁德时代拿到了最大的单子。2025年MEB平台的预计需求量是150GWh，后续的供应商还未流出，谁还有机会卡位？目前，包括宁德时代、蜂巢能源、三星SDI、LG化学等在内，亚洲电池厂商在欧洲的规划总产能已经超过了200GWh，占已公布总规划产能的7成多，仅宁德时代一家的规划量就有100GWh。一张电池工厂布局图，就是一张欧洲电池战事图。尽管已将大众和宝马收入朋友圈，但宁德时代95%的市场还是在中国，比亚迪的开放外供还未落地成响，国内动力电池市场“眼见他起高楼，眼见他楼塌了”的淘汰赛却已如火如荼。那么，当欧洲电动车市场轰然开启的时候，迎接中国动力电池的，是一个好时代还是坏时代？◆欧洲电池的东进对于电动化命门被中韩电池供应商掐住了的现状，当惯了大哥的“大众们”是不会答应的。大众CEO赫伯特•迪斯就曾公开说过，“从长远来看，我们不能让自己依赖少数亚洲电池制造商。”言外之意相当明显，老子不能给中韩当小弟，老子决定突破封锁线。这事儿大众还真做过。2018年时，大众一度提出要自建超级电池工厂，也曾试图与SK Innovation合建工厂。但结果呢？其供应商LG化学反手发来一封威胁信，“一旦大众付诸行动，LG化学将断供。”不光大众有“逆反”之心，整个欧盟也有。自2018年6月起，欧洲政企联手在动力电池领域的投资已达103亿欧元，目的就是为了培植本土血统，维护自己的话语权。目前来看，比较靠谱的有两家——一家是已投建的“国家队”Northvolt，2021年预计产能16GWh，2023年32GWh，更长远的目标是2030年产能达到150GWh；另一家是PSA与Saft的合资公司ACC，号称“电池空客”，可这架空客2023年才能在法国建成第一个产能24GWh的工厂，2028年在德国建成第二家同等体量的工厂。另有德国TerraE牵头的电池联盟，整个联盟2020年的产能仅4GWh；野心勃勃的挪威初创电池企业FREYR，计划2021年开始建厂，2023年规划产能32GWh，现在还在满世界买负极材料。如此算来，即便不脱靶，2021年欧洲自己的电池厂最多只能拿出20GWh的电池来， 20GWh，杯水车薪！2030年，Northvolt和ACC满打满算能提供200GWh的电池，而欧洲市场的需求量预测是443GWh。十年后，还要被中韩电池吊打吗？◆是时候主动东进了。于是，大众斥资11亿欧元收了国轩高科26.47%股份，成为第一大股东。与之对比的是，对本土的Northvolt，大众花了10亿欧元收了其20%的股份。国轩高科，中国第三大电池供应商，磷酸铁锂电池单体能量密度已经达到190Wh/kg（这简直太适合大众以“小型电动车”切入中国市场的计划了，完美！），三元NCM811软包电池样品能量密度302Wh/kg，后面再投一把，迅速抹平技术差距也不是没有可能。而且，国轩高科还有不小的产能储备——2019年产能16GWh，2020年将扩充至28GWh，2023年至少为44GWh。这比大众老家的那些个“蓝血”们可强了不是一点半点，最重要的是，第一大股东，国轩高科得听话啊。这下好了，自家本土的产能慢慢培育，眼下先用着LG化学或宁德时代们，等将来嫡系国轩高科崛起，再顺势换掉，看起来真是顺风顺水的事，再也不受别人要挟的感觉贼好。这并不是臆测。2019年大众动力电池的88%来自宁德时代供货，依赖度太高了。收购宣布未久，大众就公开表示：当前大众系电动车型仍会采用宁德时代的电池，但后期将引入国轩高科的电池，上汽大众、一汽-大众、江淮大众都会用。潜台词已经相当明显了，宁得时代终归是要被抛弃的，就在它的大本营中国市场。 ◆电池“世界大战”前夜颤抖的岂止宁德时代。一顿操作猛如虎的中国动力电池产业，最好的时代恐怕已经过去了。今年第一季度，全球动力电池装机量同比下降了14.2%，中国电池商的装机量下降了54.3%，LG化学和松下联手将宁德时代赶下了第一的宝座。变天了！去年以来，动力电池江湖已经风谲云诡：★2019年1月，德国宣称，在未来3年内将在动力电池领域投入超过400亿欧元，2035年产出270GWh；★2019年6月，中国动力电池“白名单”废止，国内动力电池保护伞揭开，日韩巨头开始加速回归中国市场；★2020年初，LG化学拿到了欧洲投资银行的贷款，打算将波兰工厂的产量从35GWh扩大到65GWh，并导入了8条“宽幅高速”产线；★2020年年初，丰田与松下宣布2020年底前将成立合资公司，广汽丰田、一汽丰田的动力电池供应商可能易主；★特斯拉上海工厂生产步入正轨，松下已有在中国生产电池的计划，但特斯拉“苦松下久矣”，不但将LG化学引入了供应体系，还有自建电池厂的打算；★2020年5月，宁德时代与比亚迪爆发口水战；★5月25日，750个欧洲人通过网络会议讨论了欧洲《BATTERY 2030+》技术路线图；★5月28日，大众收购国轩高科26.47%股份；★戴姆勒被爆计划参与孚能科技4.8亿美元IPO。你看，新的时代要收留谁、抛弃谁，其实已经在打招呼了。中国电池企业的好时代结束了，外有日韩强敌和欧洲新势力的发力，内有“旧势力”的窝里斗，如若不然，宁德时代与比亚迪也犯不上为了“针刺”大打口水战。不久的将来，国内动力电池市场将以多极竞争厮杀，“宁德时代+比亚迪”为1极，韩系为2极，而第3极可能就是站在大众背后的国轩高科。站到金主背后的会仅有国轩高科一家吗？虽然戴姆勒对参股孚能科技的传闻进行了辟谣，但辟谣之后就官宣的事儿咱们已经见了不少。当年笏满床，曾为歌舞场。欧洲车企的被迫营业，终结了中国车企的独角戏时代，主机厂踏破门槛只为一块电池的时代结束了，诸侯进场，动力电池的“世界大战”即将爆发，且，不仅是量上的PK，更是硬核技术和全产业链的PK。大战前夜，排兵布阵，中国电池，可妥了？更多车市解析与车圈故事，欢迎关注车市物语公众号——微信号：autostinger。（文/车市物语）
来源：汽车之家
宁德时代将生产200万公里续航电池 长寿命电芯真的可实现吗？
近期，长寿命电池成为业内的热门话题。今年，马斯克表示特斯拉将在2020年推出一款使用寿命达100万英里的新电池，随后通用汽车的执行副总裁道格·帕克斯表示，通用正在研发累计续航里程达100万英里的电池。而近日宁德时代的董事长曾毓群表示，准备生产一款行驶里程达200万公里且使用年限为期16年的电池，引起了行业和消费者的高度关注。对于这次的技术突破，我们将主要聚焦和探讨两个问题：为什么动力电池寿命到目前突然有了技术突破？目前的技术突破究竟在哪些方面？是否真正具有可行性？长寿命电芯能做成吗？车企宣布做长寿命电池，总的来说对行业乃至社会都带来很高的便利性。从电池原理的角度来看，可能电池企业会做以下几大方面的处理：一、 正极单晶技术：单晶材料显著区别于三元二次球材料，具有更高的结构稳定性，更低的比表面积，更少的表面缺陷和更高的真密度等诸多优点。对单晶材料进行掺杂包覆等一定的优化后，使用单晶材料在提高电压的同时依然可以保证材料的循环性能，可兼顾电芯的能量密度和循环寿命，这是一个基本点。二、负极表面修饰：开发了“自修复”负极材料，新的负极材料可以自动修复使用过产生的少量SEI膜缺陷。三、电解液的匹配开发：为了解决日历寿命的问题，可以努力改善高温循环性能，在电解液中加入特殊的正极成膜添加剂；优化了电解液的溶剂种类及比例，从而获得更稳定的固液相界面，更高效的离子传输，更宽的温度响应区间等优异特性；电芯表现出优异的高温长循环性能和低温放电、功率性能。图1 宁德时代法兰克福车展上的技术讲解从目前现有的信息来看，我们可能能看到电池技术在寿命方向上新分出来一种新的分支，在追求成本和追求能量密度之外追求长寿命电池这种新的品类，目前不确定是否能实现100万英里还是200万公里，我们应该能看到电池寿命会比之前10万英里或者15万公里有大幅的提高。长寿命电池为社会带来减排效应长寿命电池究竟会带来哪些突破性的变化？长寿命电池如果真的能够突破了，对于消费者来说肯定有很大的便利性。比如对于大部分车主来说，平常上下班一天都在50公里以内，极端一些的可能在80公里左右，一年下来在1.5万-2万公里，从保有8年来考虑，也就是整个第一次使用周期会有12万到16万公里的里程积累。按照目前国内主流标准，动力电池的保修期为8年15万公里，如果长寿命电池开发成功的话，可以大大增加电动汽车的残值（是指在一项资产使用期满时预计能够回收到的残余价值），特别是动力总成对应的残值。电动汽车本身是和电网高度依存的，电动汽车每天需要从电网上使用电能作为驱动的窄体，而纯电动车辆与电网的互动，实现高效的双向传输、控制负荷，以及规模车队的管理是关键。电池的寿命瓶颈能够解决，就可以为电网的优化其可再生能源的利用。电网是有峰谷之分，也就是白天可能是用电高峰，而凌晨可能是用电低谷。电动汽车的大量电池，可以满足电网削峰平谷的需求，也能有效的降低用电成本，对整个社会效益和环境来说是非常友好的。从更长远的角度来看，如果电池能够长寿命，那么未来大量公用的车辆，电动巴士、出租车和网约车甚至是未来的自动驾驶的车辆，就可以不拘束的使用，能够为社会创造出更多的减排效益。图2电池寿命的感受几个阶段还有一个重要点：动力电池的寿命限制在哪里？从技术的角度来说，我们正常在使用电芯中往往会观察到三个阶段：第一阶段是初始容量的增加：电池的容量是一个重要的参数，其值由正极材料容量、负极材料容量、负极-正极容量比，负极一般会比正极在几何尺寸上拉长一些。实际上电池企业也会在这个上面把额定容量的数据进行一定幅度的调整，以匹配实际的出厂容量的公差范围。所以一般都能观察到初期的容量，是高于额定容量，并持续一段时间。第二阶段是电池的线性容量损失：电池不管是放在那里还是循环使用，电芯内部都会出现老化。如下图所示，从微观尺度角度来看，电池的主要材料由正极、负极、电解液和隔膜等材料所组成。为什么能量会不停的衰减？实际上电池本事是电化学储能，容量衰减的机理主要是在内部已经发生了很多不可逆的负反应。图3 电芯的寿命衰减的机理容量衰减跟正极、负极、电解液都有关系，从材料还有物理化学的角度分来看：正极材料，在循环过程中会有不可逆的相变，还有金属离子溶出；正极材料颗粒破碎，粘结剂分解和正极材料晶体结构改变等因素，会导致一部分正极活性物质失去嵌锂等能力；负极材料中会有活性物质脱落，粘结剂分解等因素，都会导致部分负极活性物质颗粒失去与导电网络的导电连接，从而使其无法嵌锂，造成锂离子电池容量损失。经历了第二个阶段后期会迎来电池寿命的终点快速蜕变：这个一般是崩坏的过程，最好这个时候拆解一下电芯，并记录一下崩坏之前的各项参数特性。这是一个标志点，也是车辆从相对健康到很难使用的转折点。实际上，动力电池在和电动汽车设计中，容量衰减预测和分析，是非常重要的。工程师们通过考虑不同的影响因子，包括环境温度、不同使用电池放电深度和使用工况构建数学模型，对整个电池的可用性要做出大量的验证工作。如下图所示，实际上电池的衰减也是呈现出一定的离散型，在16万公里质保期内努力设计成不会快速跳变的状态。图4 特斯拉之前的电池所呈现出来的离散型总的来说，动力电池的寿命限制主要还是在电芯材料和电芯设计层面，主要是电池内部副反应的微观层面的变化日积月累导致了电池的衰减。如今车企和电池企业按照长寿命电芯的设计预期，对于消费者来说是大好事，对于整个产业来说有了更多的可能性。当然这种技术突破是否真正能够兑现200万公里和16年，并且成本上只上升10%这样的豪言壮语，是否带来其他的性能折中，我们还是持有谨慎态度，对电池的后续开发成果拭目以待。
来源：腾讯新闻客户端
IAM-AWP热量计中心：通过量热学可以提高电池的寿命和安全性
据外媒报道，卡尔斯鲁厄理工学院应用材料学院（IAM-AWP）热量计中心的负责人Carlos Ziebert博士解释，如何通过量热学提高锂离子电池和锂电池的寿命和安全性。IAM-AWP热量计中心成立于2011年，目前运营着欧洲最大的电池量热学实验室。该中心提供六个大小不同的加速速率热量计，能够对不同规格的电池进行测量，可以在绝热和等周期（quasiadiabatic and isoperibolic）的环境下，根据正常和滥用条件（热、电和机械），从材料、电池和电池组级别，评估锂离子和非锂电池的热力学和热安全数据。这些数据可应用于电池价值链的各个层面，比如安全材料设计，以及热管理和安全系统的优化。在材料层面上，差示扫描量热仪（DSC）、激光导热分析仪（LFA）和非常灵敏的塞塔拉姆C80 Tian-Calvet型量热仪，提供了热力学参数，比如热容、导热系数或材料层面的生成焓等。较大的塞塔拉姆MS80 Tian-Calvet型量热仪，甚至可以匹配21700圆柱形电池。通过直接热流测量，可以非常准确地测定电池在循环过程中产生的热量。利用3D传感器布置来测定热流，其中样品和参考容器都被带有数百个热电偶的环所包围。非锂电池这些研究对非锂电池尤为重要。非锂电池利用更加丰富的材料（如钠、镁），而不是锂、镍和钴，并且是 POLiS（非锂储能）卓越集群（POLiS Cluster of Excellence）的研究重点。该项目每年的预算约为700万欧元，计划实施7年。在这个集群中，IAM-AWP热量计中心负责热特性和安全测试，首先进行小规模测试，然后持续安全地扩大电池规模。目前的锂离子电池显而易见，消费者是否愿意采取目前的锂离子电池技术，在很大程度上取决于安全问题。因为电池可能因为热失控而着火爆炸，同时释放有毒气体。因此，对于交通和固定存储电气化来说，热管理和安全性至关重要。通过这六种强大的加速速率热量计，可以有效提升电池的热管理、循环寿命和安全性。充放电过程中热量的产生和耗散，与电池循环器相联系。为了进行相关研究，将电池插入等周期环境热量计（恒温量热计）或绝热量热计（无热交换量热计），通过位于量热计舱盖、舱底和侧壁的加热器和热电偶，调整环境条件。在热管理系统应用中，通过确定比热容和传热系数，将所测得的温度数据，转换为产生和散发热量的数据。可以通过日历老化和循环老化试验，对电池的循环寿命进行研究。在固定的时间间隔内，观察电池产生的热量和温度变化，作为健康状态的参考值。当电池达到其终止标准时，利用熵测量和电化学阻抗谱，来测量可逆和不可逆热。这些数据可以作为电等效电路模型和老化模型（基于阻抗）的相关参数。此外，还对一些电池进行事后分析，即在惰性气体环境中分解，并确定其化学成分、形态和电极结构的变化。此外，新电池的安全性，以及老化的潜在危险性，可以通过在加速速率热量计中进行下列三种安全测试来定量确定：电气滥用：外部/内部短路试验、过充试验、过放试验。机械滥用：钉状物测试。热滥用：加热-等待-搜寻试验、斜坡加热试验、热传播试验。观察自热、热稳定性和热失控，确定电池安全运行的关键参数及其临界值。另一个重要问题涉及气体排放，可在滥用试验期间收集这些气体并进行移地分析。气相色谱分析法采用两种检测器，对气体进行检测和定量，包括质谱分析和热导检测器。了解各种电池滥用情况下产生的气体成分，揭示相应的分解途径，并提示所需要采取的防护措施，例如，延迟或防止由排气物着火或热逃逸引起的电池火灾。综上所述，电池量热法提供了相关定量和系统数据，反映电池和材料的温度、热量和压力变化，为开发电池提供快速反馈信息，并可作为模拟输入数据加以利用。
来源：盖世汽车网
电池新技术未突破之前，宁德时代的新型长寿命电池很实用
宁德时代用十年时间成为了全球动力电池“霸主”，并逐渐形成了以技术领先、电池成本低、产销规模大的正向循环的经营模式。这一点，基于宁德时代是一家肯扎扎实实搞技术的企业。这是宁德时代在短短十年里创下行业神话的原因之一；也是宁德时代在我国新能源汽车行业销量近十年来首次出现负增长的情况下，还能逆市扩大市场占有率的原因之一。6月10日，宁德时代宣布推出新型长寿命电池，可实现持续运行16年，支撑电动汽车持续行驶124万英里，且成本较现有动力电池增加不到10%。124万英里，寿命长达16年的动力电池，什么概念？这么说吧，目前国内对电动汽车用电池的标准是8年24万公里，而宁德时代的这款寿命高达16年的动力电池，可以支撑电动汽车行驶200万公里。你品，你细品。比亚迪表示不服，亮出了手中50米“刀片”，对车企而言，动力电池的安全性才是根本问题，三元锂电池能量密度和安全性此消彼长的关系必须要正视，安全性问题都还没解决，扯那么多有个‘锤子’用？敢不敢再扎一下试试看？宁德时代微微一笑，“扎针”证明不了安全性，昔日大佬索尼就玩过“针扎”，还不是因为安全事故退出江湖了。刀片电池不过是CTP中的一种，宁德时代四年前就做了CTP，并且从中挑选了几个最优的方案，已经大规模地应用于乘用车了。此次，宁德时代发布的新型长寿命电池的核心在于，减缓容量衰减速度。正极方面，新技术通过自休眠钝化膜技术降低存储过程活性，使用时再激活，从而极大地减少了正极材料在循环和存储过程中的副反应。负极方面，新技术通过低锂耗技术显著增强负极材料表面稳定性和体相稳定性，大幅减少电芯使用过程中的活性锂消耗，实现超长寿命的性能需求。同时，仿生电解液技术能够根据电芯的不同生命周期内成膜的需求，展现出自适应的保护特性，提升电芯的循环和存储性能。此外，该技术通用于三元材料和磷酸铁锂，已经具备量产能力，能够缓解用户里程衰减的痛点，大幅降低电池使用成本，提升电动汽车相对于燃油车的经济性。从市场发展来看，目前车用动力电池都在往长寿命发展，宁德时代的新电池在这方面确实给力，磷酸铁电池目前做不到这么长的寿命。因此，在动力电池新技术未突破之前，宁德时代的新电池较比亚迪的刀片电池，其实更实用。此外，谈及电动汽车用动力电池的安全性，磷酸铁锂电池只是理论上较三元材料安全一些，但还是得看实际应用状况，宁德时代的供应商中，可见的电池起火报道，目前也就蔚来一例，并且貌似主要责任还在蔚来的pack。另外，车企和电池企业的合作，双方投入的成本都比较高，需要长期的磨合，因此不会只盯着一种路线发展。以宁德时代和特斯拉为例，按照宁德时代的说法，特斯拉需要什么电池，他们就能供应什么，不会局限于三元材料还是磷酸铁锂。在电化学领域，一种新的材料、新的技术从实验室走向社会应用层面，一般需要十年甚至更长的时间。因而锂电池的产品和技术进步，需要全产业链的相互协调和配合才能完成。而宁德时代一贯走的是“四全”道路（全场景，全周期，全方位，全系统），从真实使用角度保障安全。此外，电池行业比较复杂，是个极具头部效应的产业，对新手玩家并不友好，先发优势明显，并非单纯的拿钱砸就能站稳脚。电池的质量、可靠性、还有安全问题等，没个十几年技术积累不敢自夸专业。未来电池领域向头部集中，拥有技术，产能的玩家就拥有话语权。对于新入场者，有钱不一定能砸出声响，没钱就更没有可能了，未来很大可能是“王者争霸”的局面，王者或将在宁德时代、比亚迪、LG化学、松下之间产生。目前，宁德时代的客户数量与LG化学不相上下，国际方面已将特斯拉、宝马、大众、日产、通用、路虎、本田、丰田、戴姆勒、沃尔沃、现代起亚等名车企纳入了供应商之列，且将日本、欧洲、美国、加拿大等地培养成了战略增长和投资的重点市场，在逐步完善全球化布局的同时，正式跻身为了国际主流电池企业。可以预见的是，未来海外或会成为宁德时代主要的业绩增长点。从车企方面来看，动力电池作为新能源汽车的核心零部件，像宁德时代这样的动力电池大亨，始终是新能源车企发展方面的隐患。如特斯拉与松下，LG化学与欧洲各车企之间的合作，就是前车之鉴。因为动力电池领域的护城河较高，车企自建电池厂多是浅尝辄止，所以为了应对眼前的残酷竞争，车企不得不与动力电池企业合作或采购其动力电池。而考虑到自身竞争力和长远发展，又不得不筹划自建电池工厂或研发电池技术。从动力电池企业来看，技术领域的颠覆性变革要比消费领域更快、更彻底。因此，能否继续引领动力电池行业？能否处理好与汽车企业等客户的合作关系？都有可能改变现有的竞争格局，将之前积累的竞争优势归零。
来源：电池联盟
“针刺实验”争论过后，动力电池向左向右
近期一段时间内，一场动力电池“针刺实验”让比亚迪和宁德时代这两家头部动力电池公司进行了多次隔空对垒。大家关注的焦点也再一次回到了新能源汽车产业中避不开的磷酸铁锂电池和三元锂电池的路线纷争。虽然这场争论因针刺实验而起，但在这背后，如何去提升动力电池安全才应是整个业界研讨、交流的真正价值所在。动力电池的纷争根据《中国汽车产业发展报告（2018）》中，将新能源汽车产业链划分为四大板块，其中产业链中上游材料的电池是由“正极”、“负极”、“隔膜”、“电解液”构成，在关键部件一栏中，储能则为“动力电池管理系统”。目前，在政策和市场的引导下，国内企业在磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料前驱体、石墨负极材料、钛酸锂负极材料、电解液、PP/PE隔膜等动力电池关键材料方面，已经基本实现国产化。国内头部企业已经近乎完全掌握了化学电池的全产业链布局。其中应用最为广泛的化学电池技术中，因为动力电池性能指标需要满足储能密度、循环寿命、充电速度、抗高低温和安全性五个维度，同时还要满足制造成本等，磷酸铁锂和三元锂电脱颖而出，分别成为客车和乘用车市场的绝对主力。不过，由此也拉开了磷酸铁锂和三元锂电的“纷争”。在性能特性方面，磷酸铁锂和三元锂电并没有真正意义上差异，也是平分秋毫。首先，在能量密度上，三元锂电的标称电压范围为3.6~4.3V，相较于磷酸铁锂3.2-3.3V较高。并且，三元锂电能量密度已经突破300WH/kg，而磷酸铁锂电池仍较难突破200WH/kg大关。其次，在使用环境方面，三元锂电池低温限值为-30°，相比磷酸铁锂电池-20°更有优势，同时在相同低温条件下，三元锂电池冬季衰减不到15%，明显高于磷酸铁锂电池衰减高达30%以上，更加符合我国电动汽车用户的使用环境。但是，磷酸铁锂电池的热失控温度普遍在500°以上，这远比三元锂电池低于300°的参数，更为安全。在循环次数和制造成本之间，数据显示，磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减，而三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次。同时，因为磷酸铁锂电池生产制造并不涉及贵重金属，其生产成本较低，反观三元锂电池则因为采用钴金属，其材料价格一直高企。简而言之，三元锂电同等单位体积的能量密度比磷酸铁锂电池更高，且耐低温（寒冷地区续航里程更长）；磷酸铁锂则耐高温（安全性更好）、循环寿命长、制造成本低，两者各有优缺点，因此应用领域也有所不同。单单罗列完两种电池技术路径的各项参数还是不够的，毕竟动力电池企业最终是要将电池组搭载在新能源汽车上，安全性在汽车这一消费品品类就尤为重要。“针刺实验”究竟刺什么让我们回到早前比亚迪和宁德时代的对垒话题之上。3月份比亚迪发布了一段磷磷酸铁锂“刀片电池”通过素有电池安全“珠穆朗玛峰”之称的针刺实验的视频，验证其在极端状况下电池的安全性能。但宁德时代却认为这是在“滥用”针刺实验。随后，因网友“小鱼锂电”对从市场采购宁德时代NCM811和NCM523两款电池自行进行针刺实验均出现起火燃烧情况，而不得不也进行了相应针刺实验。不过，第一次实验宁德时代针对整个电池包进行，直接导致钢针崩断。第二次实验显示，针对NCM523和NCM811电池电芯进行针刺，画面显示没有出现冒烟起火等现象。根据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）调查显示，在自燃率方面，电动车比燃油车出现的理论几率更低。不过随着全球汽车产业电动化趋势，早先一批次的电动汽车却频繁出现了自燃事故，例如前两年频繁曝出的电动汽车高速充满后的自燃事故，其中不乏特斯拉、蔚来等知名车企。多数自燃事故的原因就在于，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急速上升，最终引起电池起火或爆炸。而动力电池针刺实验则是被称为电池实验界的“珠穆朗玛峰”。针刺实验要求将测试电池为满电状态，用直径为5-8mm的耐高温钢针，从垂直于电池极板正上方的进行贯穿，贯穿点位于贯穿面的几何中心，当钢针穿透电池后，工程师通过各项指标观察电池1小时。如果所测电池没有发生起火或爆炸则符合实验的要求。根据2015版本的强制性国标《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》（GB/T31485-201）显示，国标就模组级别安全试验、电芯针刺试验、电芯跌落试验、电芯低气压试验、电芯海水浸泡试验、电池包跌落试验以及电池包翻转试验。而在2019年1月，工信部发布的3项强制标准征求意见稿的通知，其中一项是关于GB《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》。意见稿中GB单体电池的要求，过放、过充、短路、加热、温度循环、挤压，一共五项安全测试，跟GB/T31485-2015的10项测试要求相比，减少了4项。其中，单体电池的针刺要求也在GB里面取消了。也就是说企业可以自行选择针刺实验，并不作为强制性实验项目。三元锂电池针刺实验过程“刀片电池”针刺实验过程为了向外界进一步证明实验的真实性，界面新闻记者近日在比亚迪弗迪重庆工厂现场观看了针刺实验全过程。和早前的实验结果一样，三元锂电池在针刺瞬间，电池包内部出现剧烈的温度变化，表面温度迅速攀升至500℃，并发生极端的电池热失控，导致剧烈冒烟燃烧现象。随后进行的比亚迪“刀片电池”在穿刺后无明火，无冒烟，电池表面的温度在30-60℃左右。在静置一段时间之后也未有明显冒烟爆燃现象发生。对此，比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞早前在微博上发文表示，针刺实验的目的就是为了让电池内部发生短路，以便在这种情况下看电池的热安全性。“刀片电池”如何诞生的？实际上，“刀片电池”是一种采用全新结构的“超级磷酸铁锂电池”。界面新闻记者查阅专利局资料后发现，“刀片电池”是将磷酸铁锂电芯长度阵列式排封装在600mm ≤ 第一尺寸 ≤ 2500mm 的电池包中，通过阵列式排布的大电芯，通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样堆叠在电池包里面。这种结构性设计方案不仅可以有效提高动力电池包的空间利用率，增加同一单位体积中的能量密度；而且还能保障电池内部的热扩散性能，从而达到安全的目的。据比亚迪官方介绍，对比传统的磷酸铁锂电池，“刀片电池”的最主要的升级便是将电芯内部实现无模组设计，电芯直接集成为电池包（即CTP技术），从而大幅提升集成效率。“刀片电池”通过结构创新，在成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模电池包，“刀片电池”的重量比能量密度可达到180Wh/kg，相比此前有模电池组提升大约9%，电池在同等体积下能量密度上比传统铁电池提升了约50%，而搭载了刀片电池的纯电动汽车续航表现可以达到约600公里，成本还能下降约30%。对此，弗迪电池公司副总经理孙华军表示：“因为刀片电池能够大大减少三元锂电池因电池安全和强度不够而增加的结构件，从而减少车辆的重量，所以我们的单体能量密度虽然没有比三元锂高，但是能够达到主流三元锂电池同等的续航能力。”在性能方面，孙华军称：“刀片电池33分钟可将电量从10%充到80%、支持汉3.9秒百公里加速、循环充放电3000次以上可行驶120万公里，以及超出业内想象的低温性能等数据表现，也奠定了其全方位碾压三元锂电池的‘超级优势’。”在重庆璧山区的弗迪电池工厂内，孙华军在介绍“刀片电池”生产工艺时表示，生产刀片电池最大的难点和亮点，主要集中在“八大工艺”。首先将近1米长的极片，必须实现公差控制在±0.3mm以内、单片叠片效率在0.3s/pcs的精度和速度。这种叠片采用的是比亚迪完全独立自主开发的设备和裁切方案，目前是全球首创。除叠片之外，刀片电池生产过程中的配料、涂布、辊压、检测等其他工艺也需要达到世界顶尖水平。例如，配料系统的精度在0.2%以内；双面同时涂布，涂布最大宽度达1300mm、单位面积涂敷重量偏差小于1%；1200mm超大幅宽的辊压速度可达120m/min，厚度控制2μm以内，确保宽尺寸极片厚度的一致性……除此以外，弗迪工厂内部遍布生产车间、工序、条线的高精度传感器，数以百计的机器人，以及符合IATF16949&VDA6.3控制标准的品控体系等等，使得厂房设备硬件实现高度自动化，设备与设备之间的信息化，控制层面的智能化都是比亚迪对于“刀片电池”的投入。动力电池市场格局事实上，无论是磷酸铁锂或还是三元锂电池本质上并非绝对意义上的天然对立关系，而是有着各自优缺点的两种不同技术路线产物。早期而言，由于磷酸铁锂电池在续航里程等方面表现不如三元锂电池，在乘用车市场中三元锂电池装车量占据主导地位。随着“刀片电池”在各项性能上与三元锂电池相差无几，未来磷酸铁锂电池在乘用车市场中的占比得到进一步提升将是大概率事件。6月9日，据Automotive News Europe援引知情人士消息称，比亚迪和捷豹路虎正在洽谈动力电池合作计划，一旦双方达成合作，比亚迪将在英国建立首个欧洲电池生产中心。同时，该名消息人士还表示，作为合作计划的一部分，双方也在考察是否要在电驱动技术开发方面开展合作。这也是继福特、丰田之后，又一家国外汽车品牌选择比亚迪在动力电池方面展开合作。此外，在工信部发布的最新一批新车申请目录中显示，国产特斯拉Model3接下来也将开始装配磷酸铁锂电池。不过，宁德时代也没停歇步伐。其在6月10日宣布，将推出新型长寿命电池。该款电池采用自修复长寿命技术，可实现16年超长寿命或200万公里行驶里程，成本较现有电池增加不到10%。从市场角度而言，有竞争才有进步，无论是磷酸铁锂或还是三元锂电池眼下均还不具有互相革对方命的基础。而是基于各自优势拥有各自细分市场，而市场格局则仍旧将以两种技术路线并存的现状延续下去。
来源：界面新闻
