半固态+叠时代 软包电池正迎来“新时代”

发布时间:2023-02-13  

近日,2022年全球动力电池装机量TOP10出炉。其中,孚能科技在2022年凭借其优质的软包电池大批量配套梅赛德斯奔驰EQ系列车型,实现215.1%的三位数高速增长,成功进入全球TOP10阵营。除了孚能科技,LG新能源、SK On等海外软包电池企业通过配套现代、通用、福特、雷诺、大众等国际主流车企,也有不俗表现。


2022年全球市场动力电池装机量TOP10


半固态+叠时代 软包电池正迎来“新时代”


数据来源:SNE Research(单位:GWh)

  

值得注意的是,在国内市场,方形电池制造由卷绕向叠片工艺转向的“自我革命”,将加快叠片技术和效率的提升,降低叠片电池制造成本,从而也为软包电池的未来提供了更大的拓展空间。

  

日前,蜂巢能源对外发布了应用于方形电池的第三代叠片工艺——飞叠技术,已经媲美卷绕工艺效率;比亚迪已经在刀片电池领域广泛采用叠片工艺,逐步摒弃卷绕工艺。据悉,除了上述两家企业,亿纬锂能、远景动力、欣旺达、中创新航等电池企业的方形电池制造也将逐步采用叠片工艺路线。

  

设备端,国产叠片设备效率和规模也在快速突破。光大激光表示,其开发的单片叠片机,三工位叠片效率已经达到 0.15-0.233秒/片;多片叠片机,双工位叠片效率已经达到0.12-0.2秒/片。另外,先导智能、利元亨、赢合科技、海目星、吉阳智能等设备厂商叠片设备效率也已经接近或媲美卷绕效率。

  

电池中国从孚能科技了解到,其软包电池叠片效率已经达到0.12秒/片,效率与方形、圆柱电池的卷绕工艺不分伯仲。

  

据业内人士介绍,目前,主流电池企业均有叠片电池技术路线规划,在方形电池转向大尺寸、软包技术突破和半固态电池产业化趋势下,叠片工艺已经被认为是未来主流方向。

  

相较于方形、圆柱电池,软包电池在很长一段时间在成本方面并不占优势。究其根源,主要是软包电池使用的叠片工艺,过去很长一段时间叠片效率不及卷绕工艺,使得软包电池的规模制造成本高于方形、圆柱电池。

  

在电动汽车普遍降本的形势倒逼下,采用叠片的软包市场拓展一直不温不火,客户主要为国际主流车企和部分国内高端车型,他们倾向于使用安全性更好、能量密度更高的软包电池。

  

业内普遍的观点是,软包叠片效率低的痛点一旦解决,其制造成本有望与方形、圆柱电池较量,届时,软包电池的高能量密度、高安全性、长循环寿命和灵活设计优势就会成为加分项,成为车企和消费者的优先考虑选项。


半固态+叠时代 软包电池正迎来“新时代”


得益于效率突破和设备国产化,主流电池企业在方形电池产品中也在大规模采用叠片工艺,“叠片+长薄电芯”已经成为方形电池的趋势主流。然而,软包电池天然适合叠片工艺,能最大化发挥叠片工艺的优势,叠片设备效率的突破无疑为软包电池成本劣势扳回一局。

  

成立于2009年的孚能科技,始终专注软包叠片技术工艺,在叠片领域已有十多年技术积淀和突破。2022年9月,孚能科技对外发布了全新软包动力电池解决方案——Super Pouch Solution(SPS),是其得益于0.12秒/片的全球超快叠片效率,并基于电芯设计、制造、系统集成、成本、安全等多维发力进行的一次电池形态格局“亮剑”。


01


效率突破 软包电池竞争力后劲十足

  

“SPS大软包电芯的投产,将大幅降低产能投资成本和制造流程费用,设备投资减少50%,厂房面积减少60%,制造能耗和费用分别降低35%和30%,极大改善了大软包电芯的投入产出比。”孚能科技董事长王瑀在接受媒体采访时指出,SPS还因为采用了大软包电芯卧式布置的设计,从而使电池系统部件减少50%,材料成本降低33%,体积利用率提升到75%,处于行业第一梯队水平。

  

据介绍,SPS大软包电池是集大软包电芯、大软包电池系统、大软包电池制造和直接回收四项创新技术于一体,在能量密度、安全性能、续航里程、充电速度、成本、体积利用、系统集成、平台/材料兼容等方面依托软包电池优势,研发出满足整车诉求和用户需求的有竞争力产品。

  

电池材料层面,SPS大软包电芯兼容高镍三元、低镍富锂锰、磷酸锰铁锂、钠离子等多种化学体系,进而在电池包中可实现基于同化学材质的不同容量电池适配,让电池系统拥有从80kWh-150kWh的不同带电容量,从而可以匹配不同车型的动力需求。

  

电芯设计方面,孚能科技SPS方案采用其最新研发的大软包电芯,该电芯采用全极耳、多极耳和叠片工艺,使电芯拥有更低内阻和更好的低温放电表现,同时还有着更高的能量密度。

  

系统层面,SPS大软包方案是软包体系内首个无模组集成技术方案,采用电芯卧式布置设计,将大软包电芯直接集成于汽车底盘上(CTP/CTC),实现在系统高集成度和车辆空间高适配性上的出色表现。

  

同时,SPS大软包采用无模组技术及大电芯使其零部件数量大幅减少(电池系统部件减少50%),助其体积利用率提升至75%,极大改善了制造工艺和成本节省。

  

在系统内部设计上,SPS大软包通过调节卧式布置,厚度在8mm-20mm的大软包电芯,可使电池系统的底盘高度在85mm到145mm之间灵活调节,从而可为需要低底盘高度的车型(如轿车/MPV)提供更大的座舱空间。


半固态+叠时代 软包电池正迎来“新时代”


此外,SPS方案还基于整车迭代设计视角,实现了具备与CTC的一体化兼容。

  

王瑀博士表示,基于SPS大软包理念的电池,成本未来有望比方形电池还要低,在市场端将具备极强的竞争力。

  

与卷绕电池相比,基于叠片工艺制造的电池具有能量密度高、内部结构稳定、安全性更好、循环寿命更长等诸多优势,且匹配“长薄电芯”,适合做大尺寸、高倍率和异型电池,为电动汽车提供更好的电池性能。


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半固态争相量产 软包形态独树一帜

  

当下,作为下一代电池技术的半固态电池正加速产业化。

  

近日,宝马集团透露,将与电池公司启动下一阶段全固态电池的联合研发。据悉,宝马集团已经获得了某固态电池研发公司的技术许可,在其位于慕尼黑附近Parsdorf的电池制造中心(CMCC)建设固态电池中试线。按照计划,第一辆采用固态电池的宝马原型车计划在2025年之前推出。

  

此外,长安深蓝方面表示,公司半固态电池已经进入工程化研发阶段,2025年将搭载整车应用;东风集团旗下高端智慧电动品牌岚图的中大型轿车“追光”,将首个搭载半固态电池包。

  

电池企业方面,孚能科技330Wh/kg半固态电池已具备量产条件,并且正在开发400Wh/kg的高镍半固态电池。此外,宁德时代、国轩高科、赣锋锂电、亿纬锂能、蜂巢能源、卫蓝新能源、清陶能源、QuantumScape等多家企业半/全固态电池产品研发都取得了不错进展。


半固态+叠时代 软包电池正迎来“新时代”


值得注意的是,从目前各家企业公布的信息来看,在半固态、固态电池封装形式上各家无一例外地都采用了软包封装形式,主要是软包电池在提升半固态电池能量密度、安全性能、制造良率方面相较其它封装形态更有优势,被认为是固态电池的天然承载体。

  

业界预计,2023年半固态电池将小批量量产装车,接下来几年半固态电池产业化会提速。

  

叠片效率突破+半固态电池产业化临近,无疑将为软包电池在中国市场“低迷的几年”拨开云雾。事实上,作为软包电池引领者,孚能科技推出的SPS大软包电池,已经兼容最新的半固态电池技术,伴随着半固态电池的产业化临近,其SPS大软包方案后劲十足。

  

1月29日,孚能科技发布公告称,将在广州建设年产30GWh动力电池项目,“项目将可进一步推广其最新动力电池解决方案——Super Pouch Solution(SPS),展示其综合性优势,开拓新客户和新市场,并且为主要客户就近配套产能”。可以看出,孚能科技SPS大软包电池已经走向量产,产品在技术创新、成本、安全和性能方面获得大客户的认可,在叠时代+半固态产业背景下,软包电池将大有可为。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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