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揭秘!306Wh/kg的18650电芯是怎样炼成的?

导读: 随着三元材料电池在电动乘用车、电动物流车、电动环卫车等车型上的广泛应用,三元18650锂离子电池的市场份额也逐渐加大。在提高电池能量密度的同时,如何降低电池成本也成为生产企业急需解决的问题。

  随着人们对电池续航里程能力要求的不断提高,众多电池生产企业也将提升电池能量密度作为主要研发方向之一。科技部部长万钢于4月26日在2016中国汽车论坛上表示,今后五年要努力把动力电池单位能量密度提高一倍,把制造成本降低50%,使单位电池能量达到300瓦时以上的同时,成本降至1元以下。

  近日,超威集团发布消息,消息称超威集团旗下子公司浙江超威创元实业有限公司(以下简称超威创元)在圆柱18650锂电电芯研发方面取得新进展,新研发出的圆柱18650锂电电芯容量一举突破3000mAh“大关”,达到4050mAh,比能量已超过300wh/kg,提前实现科技部所给出的目标。

  对此,我们对超威创元技术总监任宁进行了独家采访,采访过程中任宁也逐渐揭开了超威创元18650-4050mAh电芯的神秘面纱。

  据任宁介绍,超威创元18650-4050mAh电芯比能量可达306Wh/kg,可以说提前完成了科技部“2020年的动力电池单体比能量300Wh/kg”的目标。此款电芯不仅在容量和比能量上有所突破,在其他性能上也很优异。任宁说,这款电芯循环寿命在300次以上(1C100%DOD),而低温性能和荷电保持能力均已达到国标(GB/T31484、GB/T31486)要求,-20℃条件下1C放电容量大于70%。

  为了实现新产品的性能优势,超威创元的科研团队在电池电极、电解液、隔膜以及相关工艺和技术方面多做出了大量的改进工作。

  超威创元开发这款高容量电芯的最初思路是采用高容量正极材料和高容量负极材料。此体系中正极采用NCA材料,克容量可达200mAh/g,负极采用硅碳负极材料,克容量可达650mAh/g。在隔膜方面,这款电芯采用了PVDF凝胶隔膜,此类隔膜可以有效提升电芯的安全性能,如针刺,挤压等测试均以通过超威创元企标测试,并且正在第三方检测机构送检。电解液方面,超威创元与合作伙伴共同研发出适合此体系的电解液,降低了电解液的粘度,提高了电解液同负极的相容性,解决了高能量密度电芯不容易渗液等问题。

  此外,任宁表示,超威创元在研发这款高容量18650电芯过程中,采用了最新研发的导电体系,提高极片导电性能的同时也提升了主材在极片中的占比。同时超威创元还开发了特有的更薄、更安全的盖帽体系,使原材料的可用体积增大,从而提升了比能量。

  当编辑问及这款电芯是否会配套在超威创元所生产的新能源物流车上时,任宁表示,此单体电芯虽已开发成功,但目前配合此电芯体系的系统工程还远远没有结束。可以肯定的是,未来该款电芯一定会在超威创元的新能源物流车上实现应用。

  在“2016中国新能源汽车产业高峰论坛上”,科技部863计划电动车动力电池重大专项监测中心主任王子冬提到,18650电芯单体的能量密度可能很高,但是成组后的能量密度不一定占便宜。对此任宁表示认同,他解释说,“超威创元一直认为成组之后的能量密度和单体电芯的能量密度没有必然的联系,成组之后的能量密度更多取决于成组结构、防护等级等一系列合理设计以及材料选用。在结构布局、系统防护等级以及材料应用合理的情况下,各种电芯在成组以后都可以达到较高的能量密度。”

  目前,18650锂离子电池已被广泛地应用于笔记本电脑、随身电源、医疗仪器等电子领域,特别是在新能源电动汽车领域,18650电池已成为电动汽车制造厂商主要选择之一。随着三元材料电池在电动乘用车、电动物流车、电动环卫车等车型上的广泛应用,三元18650锂离子电池的市场份额也逐渐加大。在提高电池能量密度的同时,如何降低电池成本也成为生产企业急需解决的问题。

  任宁提出,超威创元主要从两方面着手解决点成成本问题。第一,从源头控制成本。在电池正负极、隔膜等高端材料方面,国内大部分企业生产及应用还不够成熟,因此,超威创元配合各材料厂家不断改进和提高材料的一致性和可使用性,通过规模化生产降低材料的成本。第二,从工艺方面控制。超威创元会继续为该款高容量18650开发新工艺,通过新工艺的实施减少材料浪费、提高成品率,最终实现降低成本。

  任宁还对时下热议的电池目录“退出机制”发表了见解,他认为,“退出机制”是保护优质企业,实现公平竞争的有效措施,对推动我国动力电池行业的健康发展具有重要意义,超威创元非常赞成这一观点。目前我国电池制造水平与日韩等国际巨头仍存有差距,积极发展动力电池行业是国内众多生产企业共同的任务。任宁认为国内企业和日韩企业最大的差别在于研发的投入,尤其在研发人员的投入方面,国内企业需要加大投入力度,让创新的光芒源源不断的随时随地迸发。超威创元在研发上的投入也在逐年递增,如此次的高容量18650开发,超威创元公司就投入了巨大的人力物力成本,才如此高效的完成了此次4050mAh的18650电芯开发。

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