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动力电池行业最新技术趋势汇总

时间:2021-02-15 10:34来源:NE时代 作者:Leon
点击: 次
       围绕着材料、工艺、结构，2020年至今电池行业有很多技术点的创新，部分技术已经实现了应用，另一部分创新会成为未来的主流趋势，基于这些技术的创新点，我们可以预测一下接下来电池行业会发生哪些变化？
 
       宁德时代推CTP、CTC方案及电芯材料体系布局
 
       宁德时代针对能量密度、体积利用率、成本等等指标的优化，推出了CTP和CTC方案。
 
       第一代CTP方案，已经应用到Model3、蔚来等多款车型，较传统电池包而言，体积利用率将提升15%-20%，零部件数量减少40%。
 
       宁德时代正在规划的第二代平台化的CTP电池系统也将于2022年到2023年投放市场，并将针对从A00级到D级全系车型推出第三代系列化的CTP电池系统。
 
       CTP之后就是从电芯集成到底盘的CTC方案，CTC技术将重新布置电池，导入三电系统，集成化程度更高，宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁项延火表示将在2025年前后推出，第五代智能化的CTC电动底盘系统也将在2028年前后推出。
 
       通过结构优化提升能量密度空间比较有限，所以宁德时代另一个重点放在了材料体系上，经济型车型优选磷酸铁锂体系，性能型市场以高压三元、无钴材料为主，更高端市场选用高镍材料。全固态锂金属电池和无金属正极材料也是宁德时代长期布局的重点。
 
       比亚迪刀片电池
 
       比亚迪的刀片电池实质上是CTP方案的一种应用，通过增大电芯长度、省掉模组的方式，进一步提升电池包的集成效率，将空间利用率从40%提升至60%，利用电芯充当电池横梁来保证结构强度的同时成本降低30%。
 
       按照汽车保险数据，磷酸铁锂的刀片电池已经应用在比亚迪D1、E6和汉等车型上，未来也会慢慢开始外供，已经确定的供应对象有一汽红旗。但是根据比亚迪销售公司副总李云飞透露的消息，几乎所有的汽车品牌都在谈刀片电池的合作，2021年下半年就会有国际品牌刀片电池车型上市。
       目前重庆、长沙、贵阳和蚌埠四个基地规划了刀片电池的产能。重庆基地已经有20GWh的产能，预计新增产能15GWh，长沙基地4条产线预计在今年3月中旬也将全部投产，贵阳工厂7月投产，蚌埠基地一期10GWh产线2020年开始建设。至此，关于刀片电池的产能，目前已经规划近85GWh。
 
       国轩高科JTM技术、硅负极+预锂化
 
       传统工艺先做成电芯，再到模组、PACK，JTM技术省去电芯组装这一过程，直接从卷芯到模组，卷芯通过导电组件相连，串联放置于铝壳中组成一个大电池，大电池相当于一个模组直接放置在电池包里。按照国轩的说法，简化的制造工程使得JTM磷酸铁锂电池实现与铅酸电池相近的成本。
 
       除了JTM技术，国轩还在最新发布的210Wh/kg磷酸铁锂电池体系中应用了硅负极材料和预锂技术。硅负极提升电芯的克容量，预锂化弥补锂离子电池首次充电过程中锂的大量损耗。
 
       按照国轩的宣传，预锂技术可以大规模应用，硅负极虽然也达到了应用的状态，但是基于课容量和寿命的平衡，目前还没到达最理想的状态，JTM技术应该会在之后的产品中逐渐应用。
 
       蜂巢能源：果冻状电解质、无钴正极材料
 
       蜂巢能源在电池日上发布的“果冻电池“，应用了新型的果冻状电解质的锂电池，是一种基于无钴正极材料和电解液材料的创新。
 
       由于其采用的是基于凝胶型的电解质，与电极表面的贴合使得导电性能更好，聚合物电解质即便有所损伤也能自行愈合，并且它具有普适性，高镍、中镍、无钴电池都适用。在保证电性能和安全性能的前提下，能实现几乎不降低电性能的同时阻止热扩散。
 
       在正极材料上，蜂巢能源主推其开发的无钴材料，通过阳离子掺杂、纳米网络包覆、单晶化技术，实现耐压更强、结构更稳定，为动力电池带来更长的电芯使用寿命。与NCM811相比，单晶无钴电池的热分解温度、热失控温度和材料可耐过充量均高于811，循环寿命比811提升65%。
 
       按照蜂巢的计划，无钴电池的量产上市从2021年6月份开始，果冻电池目前没有确切的上市时间。
 
       除了无钴和凝胶型的电解质，整个行业在正极材料上会倾向高镍，负极会倾向人造石墨、加硅，电解质也会慢慢向固态发展，材料体系的应用将更加多元。
 
       特斯拉干电极工艺
 
       特斯拉在电池日上推出的干电极工艺，区别于湿式涂覆工艺，干电极工艺不使用溶剂，所以传统四大工艺搅拌涂料、涂覆、干燥和压片，主要保留前两大工艺，将混合的正极+粘合剂粉末通过挤压机形成薄的电机材料带，直接压到铝箔上形成电极，省掉的干燥和压缩对应的工艺设备，可以实现18%的降本。
 
       特斯拉4680电池会应用这项工艺，根据松下的规划，2021年下半年特斯拉在美国内华达州超级工厂会量产这款电池，届时这项工艺也会随其面世。
 
       综合看下来，材料上的创新，正极主要围绕去钴、高镍，负极主要是添加硅、人造石墨，电解质朝着固态路线过渡，结构上朝着CTP和CTC路线发展，集成化的程度越来越高，工艺上也会更加精简。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 动力电池 电池技术
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