锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

下一代动力电池技术正在快速发展。从系统结构设计到材料系统优化，中国动力电池制造商已经开始展现出越来越强大的底层创新能力。在系统结构创新层面，CTP、CTC、JTM、CTB、一站式等创新技术层出不穷。

在材料体系创新层面，无钴电池、快充电池、钠离子电池、锂硫电池、固态电池、高锰铁锂电池等不断创新。与此同时，动力电池技术的多样化也在驱动着设备技术的复杂性和创新性。动力电池技术创新的背后，是全球能源改革和新能源产业升级的驱动，也是电池企业参与市场竞争的关键。

作为新能源汽车的基石组成部分，动力电池技术创新突破也与产业升级空间密切相关。基于对行业的深入洞察，下一代动力电池技术可以概括为六大方向：无钴、4C快充、短刀电池、层压技术、预锂锂补充和可预测性。从宏观上看，这六个方向的内在逻辑来自于产业发展的规律。是指“矿产资源-关键材料-电池材料-电池设备-梯级回收-资源再生”的垂直整合；充换电基础设施、智能制造、电池银行等横向协调环节的多元化扩张。

它服务于整个外围生态系统，包括金融服务、产业园区运营、资本创新等。在微观层面，这六个方向直接解决了需要立即解决的问题，包括资源瓶颈、能源补充和安全焦虑。

 

 

无钴

全球钴产量的66%来自刚果（金），中国钴储量仅占全球储量的1%左右。钴资源的稀缺严重威胁着动力电池供应链的安全。同时，钴在阴极材料的成本中起着重要作用。

以三元523电池系统为例，钴的材料成本占20%，其价格波动将直接影响电池成本。因此，动力电池的“除钴”已成为全球行业共识，高镍低钴三元体系是一项热门技术。

但从广义上讲，只要锂电池的正极材料不含钴元素，就可以称为无钴电池。除低钴三元电池外，磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等也包含在无钴体系中。在未来的锂电池产品布局中，“大无钴”电池的市场份额将超过70%，覆盖A00-BC级、300-700公里续航乘用车、轻型动力汽车和商用储能。

 

超快充电

今年上半年，新能源汽车产销两旺，市场渗透率已达21.6%，部署超级快充已是大势所趋。基于800V高压电池平台的电池快充成为行业布局的重点。

随着800V车型陆续上市，2022年将成为800V车型量产的元年。然而，超快充电的挑战之一是充电基础设施严重不完善。目前，能够与超快充电模式相匹配的充电桩/充电站数量远远不能满足建立超快充电生态的需求。

 

 

除了前期投入成本高的制约因素外，超充电站的建设在很大程度上取决于电网的稳定性。适用于800V高压快速充电的过充电站需要超级电容器匹配，而电容器在电网中变换的强度和速度直接决定了其受欢迎程度。超充站短期内造成的用电高峰需要大量高效的电缆通道等配套设施，是一项难度较大的改造工程。

因此，尽管行业内的电池制造商已经以更高的速度推出了更快充电电池的量产，但从整车和充电设施的经济性以及公共电力的稳定性来看，4C电池可以在里程焦虑和实际设备之间实现更好的平衡。从中短期来看，4C+800V是公共电网可承受范围内的最佳方案，可以避免不必要的热管理风险。

 

岩芯长度减薄

如果说无钴是加速电池材料创新的体现，那么细长电池是电池结构创新领域的重要方向。细长电池可以通过减少电池厚度、增加电池长度和取消模块设计来提高空间利用率和电池安全性，从而使电池的直接阵列可以充当电池组中的结构构件。从大规模生产制造的角度来看，细长电芯面临的最大问题是产量控制和大规模制造的效率。

 

 

层压技术

传统的方形电池通常是通过缠绕工艺生产的，但细长的电池在缠绕工艺中容易出现褶皱、变形等问题。层压工艺不仅提高了方形电池的内部利用率，而且具有以下几个性能优势：

● 更高的电池能量密度

缠绕空间的利用率低于叠片，叠片可以充分利用角落空间，因此在相同体积下能量密度更高。

● 内部结构更稳定

由于绕组转角处内外应力不一致的影响，电池会产生波状变形，导致电流分布不均匀，内部结构不稳定。层压工艺可以保持电池接口平整。

● 更高的安全性

绕组两端的极片弯曲容易造成粉末损失和毛刺，严重时可能导致电池内部短路，造成热失控。叠层电池具有均匀的应力和更高的安全性。

● 更长的循环寿命

叠层电池的接线片数量是绕组的两倍，接线片数量越多，电子传输距离越短，电阻越小，因此叠层电池内阻可以降低10%+，循环寿命更长。

在“均化、涂布、轧制、模切、层压、组装”六个短刀电池的生产过程中，层压的生产效率和质量对电池单体的产量至关重要。然而，层压工艺一直面临着设备效率低、设备投资高、产量低、控制难度大的缺点。覆膜机技术已成为覆膜工艺渗透率增长的关键。

 

 

预锂和锂补充

通过预锂化将锂添加到电极材料中，可以抵消SEI膜造成的不可逆锂损失，提高电池的总容量和能量密度。由于预充锂工艺有望解决硅碳阳极第一库仑效率低的问题，因此经常出现在“硅掺杂锂”的技术路线中。在整机厂，特斯拉的4680硅基负极电池在技术层面采用了干电极+预锂化。比亚迪最早在2004年就开始布局补锂技术，技术储备雄厚。

像国轩高科、EVE和远景动力等储能电池公司这样的电池制造商也拥有大量的锂补充相关专利，主要涉及阳极预锂化的技术路线。正极预锂化技术路线主要涉及杉杉和 冠宇。正极材料制造商德方纳米目前正处于产能建设阶段，预计部分补锂产能将在今年第四季度或明年第一季度量产。蜂巢在实验室开发的正极补锂技术已经在储能电池上实现了10000次循环，并计划挑战12000次循环，即实现与光伏系统相同的寿命。

随着硅基负极的逐渐增多，以及高端动力/储能电池对锂补充的需求，预锂化可能成为未来锂电池的一大发展方向。蜂巢引入CTR技术解决方案，结合预锂锂补充+短刀电芯，并添加新的冷却和安全技术。升级后的储能电池约为325Ah，完全超过了市场上主流的280Ah储能产品。

 

可预测性

从材料创新到结构创新、制造创新，动力电池的多技术路线不断升级。然而，无论技术在理论上多么完美，都无法100%保证电池和电池组的安全。

在这种现实中，可预测性变得非常重要。通过预警算法，监测+云计算可以提前识别电池的潜在风险并进行预警。同时，可以输出关于剩余价值评估和空间利用的在线报告。