2023年硬核电池技术：超高能量密度、超稳电极界面、极质电解液、超长循环寿命、超大容量、超速快充
自从19世纪90年代，索尼正式将锂离子电池商业化以来，锂离子电池技术的原理和基本构型没有出现革命性的进展，但是相关新材料不断涌现，关键装备和生产技术飞速发展，电芯和电池系统设计也不断创新改进，电池单体能量密度从最开始的80Wh/kg到目前近300Wh/kg（实验室700 Wh/kg），电池成本也逐年下降，这也说明锂离子电池技术取得了显著进展。近几年，随着新能源汽车动力电池的快速发展，新电池技术层出不穷，之前有一篇文章汇总整理了近几年出现的一些新技术。这篇文章主要罗列了一些名词，由此介绍2023年硬核的电池技术。3月1日，小米团队宣布预研固态电池技术，通过将电解液替换为固态电解质，不仅能量密度突破 1000Wh / L。更大幅提升低温放电性能和安全性，固态电池相比普通电池在-20℃下放电性能提升 20% 以上；通过在正极底涂固态电解质陶瓷的方式，当针 刺扎穿电池时，固态电解质会下弯将正极集流体包裹起来与负极隔开，阻断正极铝箔与负极材料的接触，避免正负极连通，从而大幅提升针 刺实验通过率，保证使用安全性。3月17日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心李泉博士等在李泓研究员和禹习谦研究员的指导下，研制了一种基于高容量富锂锰基氧化物正极和超薄金属锂负极的具有超高质量比能量密度和体积比能量密度的10Ah级软包锂二次电池，经中国北方车辆研究所（201所）北方汽车质量监督检验鉴定试验所的第三方测试，首次放电质量能量密度达到711.30 Wh/kg、体积能量密度达到1653.65 Wh/L。研究人员通过拓宽富锂锰基氧化物的充放电电位获得更高材料储锂容量、采用隔膜涂层技术解决超薄锂大面容量沉积可逆性、并探索厚电极、贫电解液、超薄集流体的匹配性应用等综合策略，最终实现了超高能量密度电池的可逆充放电。3月30日，广汽埃安举行了弹匣电池2.0枪击试验发布会，对弹匣电池进行了由前向后纵向枪击试验，试验条件对比针 刺试验更加苛刻。在弹匣电池2.0完成枪击试验后，持续释放烟雾时间为6分36秒（快速向外界释放热量），被击穿的电芯单体损坏，但是相邻的电芯仅温度提升至185摄氏度，未发生热蔓延。他们突破性地开发出“超稳电极界面”技术，通过具有超高稳定性、超高耐热性的纳米陶瓷材料，大幅增加了电极界面韧性；复合集流体材料的应用，可以在热量聚集时快速坍缩，避免持续短路；同时，埃安还在弹匣电池2.0的电解液中加入了耐氧化阻燃剂，高温激活后，可捕获燃烧反应的自由基，断绝持续燃烧的条件。在电芯层面、热管理层面和硬件安全三重技术的防护下，电芯即便发生热失控，其升温速率也能降低20%。实现了极致的电池安全防护。4月2日，中创新航发布了“顶流”大圆柱电池。该电池通过自研结构创新与化学体系创新研发而成。采用了行业首发顶流结构与原创“极质”电解液技术，结构内阻相较于全极耳结构下降 50%，空间利用率提高3%，能量密度可达 300Wh/kg，实现 6C + 快充，电池性能大幅提升。1月12日，以“聚能跃迁 星耀未来”为主题的星恒电源2023年度战略发布会举行。会上，星恒电源发布了新产品“金砖电池”，可满足400公里以内电动汽车以及家庭储能等多元化应用场景。极简一体化设计是“金砖电池”的一大特点，电池仅有14个结构组件，工艺先进，简单易加工，成本可优化25%。其具有以下优势：一是具备超长循环寿命，基于磷酸铁锂材料可实现常温下8000次循环，45℃高温循环寿命依然可达3000次以上；二是叠加全极耳设计，大幅降低电池内阻和发热量，电能过流能力好，支持3C超级快充；三是采用侧焊激光封口工艺，焊接良率高、激光焊接漏光率低，电池温升小，可靠性极高；四是采用极耳双出方案，产品高度可扩展性极强，可容纳不同的材料体系，扩展不同容量。去年年末，亿纬锂能发布了全新一代储能电池LF560K。该储能电池电芯具有560Ah超大容量，单只电池可储存1.792kWh能量，循环寿命超过12000次。LF560K电池采用超大电池CTT（Cell to TWh）技术，即面向 TWh级别储能规模的电芯技术，LF560K电池可减少50%的电芯数量, 减少47%的电池包零部件数量，提升30%的生产效率，可实现电芯及系统层级的成本双降。2月23日，中科海钠举办了以“海钠百川·共蓄未来“为主题的产品发布会，总经理李树军针对不同应用场景，推出NaCR32140-ME12圆柱电芯、NaCP50160118-ME80方形电芯及NaCP73174207-ME240方形电芯三款产品。该产品具有长寿命、宽温区、高功率等优势，可实现规模化量产。并展示了搭载钠离子电池的思皓花仙子电动车，整车配电25kWh，续航里程252km。3月30日，天能以“共生·同行”为主题的2023新品发布会在津举行，发布了天能新一代钠离子电池天钠T1。电池正极采用层状氧化物材料、负极材料采用硬碳材料，匹配钠离子电池专用电解液，最终在电池层面能量密度大于145Wh/kg，整体循环使用寿命超过3000次。天钠T1可以有效解决冬天续航里程焦虑，零下30℃情况下，电池容量达到88%以上，0℃以上容量几乎不损失。天钠T1高功率放电性能优秀，瞬间大电流放电可以支撑15倍容量倍率，同时还具备15分钟充满85%电量的超速快充能力，即用即充，出行无忧。星恒电源也发布了具有超长寿命、超快充电、超远续航、超准显示、超级安全、超高性价比等优势的星恒第一代钠离子电池—“超钠F1”。星恒以更适用两轮车钠电正极、高压实/高首效负极、高效去溶剂化电解液和富业态结构电芯四大核心技术，赋予“超钠F1”六大性能优势：低温性能方面，-20℃容量保持率近90%，远优于铅酸；倍率性能方面，支持2C快充3C快放，充电速度提升15%，动力更强劲；精准控制方面，SOC电量预测精准度高，延长电池使用寿命的同时，降低用户里程焦虑；安全性能方面，通过过充、过放、挤压、针 刺等安全测试均不起火爆炸，安全防护体系非常全面，安全性更强；性价比方面，成本比当前锂电降低约20%，实现用近铅酸的价格，获得锂电的性能。飞叠：超高速叠片技术，蜂巢能源第一代叠片技术效率是 0.6 秒 / 片，第二代 0.45 秒 / 片。而第三代“飞叠”技术效率已经在努力赶超卷绕工艺，达到 0.125 秒 / 片的效率。相较于蜂巢能源上一代叠片机，第三代“飞叠”技术的叠片机占地面积减少达 45%，效率提升 200% 以上。第三代“飞叠”技术还集成极片放卷、裁切、热压功能、叠片 CCD 在线监测、HI-POT 在线监测，实现单片不良全检。在一致性方面，采用创新压刀结构，叠片对齐精度提升。龙鳞甲电池：应用热电分离、空间功能集成设计等全新技术，实现单体安全和系统安全的全面提升。防爆阀设置于短刀电芯壳体底部；喷发物通过 Pack 底部泄压通道排出，降低内部高压拉弧打火的失效概率。采用电池包热-电分离设计，电气连接区域和热失控泄压区域独立，电池包底部采用高强钢，弹性支架结构；采用极致空间，Pack 上盖与水冷板集成，热失控排气空间与底部防护空间合并，电池包 Y 向热失控排气和热隔离空间缩小。电芯尺寸增加，Pack 成组率突破 76%，实现 800 公里续航突破（LFP 体系，磷酸铁锂），1000 公里续航突破（NCM 体系，三元锂）。采用双面水冷板设计，换热能力提升 70%，支持 4C 快充。可扩展 CTC（电芯直接成组到车身），将其一部分结构件和车身共用，减少了材料和重量。龙鳞甲电池将陆续搭载于 2023 年量产车型。电池技术不断发展与进步，期待更多锂离子电池新技术诞生！
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首次发布时间：2023-09-29
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