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广汽再扔技术炸弹,叫板比亚迪刀片电池

2022-06-29 08:39:30 车东西   作者: Juice  

广汽死磕电池技术,这次又搞出新花样。

广汽最新发布的磷酸铁锂电池比刀片电池还强?!

就在今天,广汽集团在科技日活动上发布了一款全新的电池产品——微晶超能铁锂电池。通过在磷酸铁锂电池中引入第二相正极微晶,以及三项创新技术,改善了磷酸铁锂电池的能量密度、低温、快充、循环等性能。

现场介绍,广汽的微晶超能铁锂电池可以将磷酸铁锂电池的单体质量能量密度提升13%,体积能量密度提升了20%。这一电池还改善了磷酸铁锂电池低温性能比较差的问题,将零下20度的容量保持率提升了10%,充电时间也有了25%的提升。

▲广汽微晶超能铁锂电池性能展示

在磷酸铁锂电池一贯的优势上,微晶超能铁锂电池在循环4000次之后容量保持率还可以维持在80%以上,电池寿命可以达到150万公里。这一数据甚至超过了比亚迪的刀片电池,目前比亚迪的刀片电池可充放电3000次以上,电池寿命为120万公里。

从这点来看,广汽的微晶超能铁锂电池的箭头直指比亚迪刀片电池。

事实上,广汽集团近些年在动力电池领域累计取得了不少的成绩,此前推出的海绵硅负极技术让广汽埃安LX Plus的CLTC续航成功突破1000公里,而弹匣电池也将电池的安全等级提升了一个新的高度。

最近一段时间,车企纷纷跨界在动力电池领域做布局,广汽、蔚来等都已经计划自建动力电池产线进行试生产,而广汽目前在磷酸铁锂电池、三元锂电池和封装等方面都已经取得了一定的成绩,这对于其他车企来说也非常值得借鉴。

01.

三大技术加持 全面提升磷酸铁性能

与三元锂电池相比,磷酸铁锂电池具备成本低、长循环、安全性高的优点,通过CTC/CTB、CTP等封装工艺上的革新,其能量密度也能够得到提升。

因此在2021年,磷酸铁锂电池的装机量达到了154.5GWh,占比为51.7%,再次超越三元锂电池。

尽管如此,磷酸铁锂电池还存在着冬季续航缩水、快充能力弱、SOC检测不准和能量密度提升难的缺点,仍然需要一定的技术革新来解决这些问题。

广汽的微晶超能铁锂电池通过几项关键技术的革新,一定程度上缓解了这些问题。在化学材料方面,广汽引入了更高容量的第二相正极微晶,在提升能量密度的同时,通过离子多通路分流技术、阴极电势能缓冲技术、OCV三维空间响应面重构技术全面提升了磷酸铁锂电池的性能。

▲广汽微晶超能铁锂电池技术讲解

离子多通路分流技术构建了通畅的多级锂离子传输通道,使电流密度分布更均匀,从而降低了电池极化,显著改善了电池快充、低温性能。

▲广汽微晶超能铁锂电池技术讲解

阴极电势能缓冲技术则可以在放电过程中形成微观电势能缓冲效应,电子像水一样由势能高处往势能低处流,由原来的一级瀑布变成两级瀑布,正极界面及结构稳定性得到改善,大幅提升循环稳定性。

▲广汽微晶超能铁锂电池技术讲解

OCV三维空间响应面重构技术的作用主要体现在电池管理技术方面,通过三维空间响应面重构电池荷电状态-开路电压特性曲线(SOC-OCV),实现对电池OCV变化的动态追踪,实现全生命周期的电池精确管理。

▲广汽微晶超能铁锂电池技术讲解

通过这些关键的调整,微晶超能铁锂电池的单体质量能量密度由185Wh/kg提升到了210Wh/kg,体积能量密度由400Wh/L提升到了480Wh/L。

电池在零下20度下的容量保持率由72%提升到了82%,0~80%的充电速度也从34分钟提升到了26分钟。

可以说,广汽的微晶超能铁锂电池几乎将磷酸铁锂电池的各项性能都提升了一大截,甚至隐隐比磷酸铁锂电池领域的佼佼者刀片电池还要强,但其实际效果究竟如何,还要等正式装车交付之后才能看到。

02.

曾改善三元锂电池 让车辆续航破千

去年年底,工信部公布了《新能源汽车推广应用推荐车型目录(2021 年 第 10 批)》,在这份名单中,广汽埃安申报的新款AION LX尤其引人注意。工信部信息显示,该车工况续航里程达到1008km。

凭借这样的续航表现,新款AION LX的续航能力成为全球已发布车型中的第一名,并且也已经达到了量产状态。

▲广汽埃安官方发布的海报

而能够取得这样的成绩,也离不开广汽海绵硅负极技术。

在动力电池领域,只有提升电池的能量密度才能够获得更多的续航里程和更强的性能,而为了提升电池的能量密度,车企一般都会选择在正极材料方面发力。

三元锂电池的能量密度本身就优于磷酸铁锂电池,在正极材料中提升镍含量则能进一步提升能量密度,所以目前电池正极中镍含量超过80%的NCM811三元锂电池基本是量产电池中的能量密度天花板。

而镍越多,则电池的稳定性就越差,因此再往正极材料方面进一步发力的空间已经很小了。但目前所有的锂电池的负极基本上都是石墨,且负极质量占比也有40%,提升负极材料也能进一步提升电池的性能。

往负极材料中添加硅元素是行业共同努力的一个方向,石墨的理论比容量为372mAh/g,而硅基负极的理论比容量高达4200mAh/g,也就是说,同样的重量硅负极可以容纳更多的锂离子,电池也就具备了更强的性能。同时,硅元素在自然界也大量存在,价格并不算高。

但硅元素同样也存在缺点,硅基并不稳定,很容易出现膨胀的现象,完全采用硅负极的电池体积可以膨胀360%,这显然无法用于汽车。

为了保证负极的稳定性,业内通用的做法是往石墨负极里添加硅元素,这样做的好处是既可以发挥硅元素比容量高的优点,还可以保证电池负极的稳定性。话虽如此,但这项技术却并非可以轻易实现。

广汽埃安采用了“纳米复合硅技术”“自修复粘结剂技术”“梯度复合涂布技术”等,让电池内部的硅负极片像海绵一样柔软有弹性,使硅在充放电过程中的膨胀和收缩被限制和缓冲,不会碎裂。同时,也像海绵吸水一样,让硅负极发挥大容量的优势,储存更多的能量。

▲广汽科技日上正式发布海绵硅负极片技术

不过,这距离电池完全可用还差关键一步。据悉,锂电池在首次充电的时候,会在负极形成一层固体电解质相界面(SEI)膜,这个过程将会损耗掉一批锂离子,在石墨负极电池中,这个损耗并不算大,为5~10%左右;但在添加了硅元素之后,比例会有所提升,甚至可以达到35%。

为了弥补掉这部分损耗,一部分电池企业会选在掺硅元素的同时补充锂元素,这也就是所谓的“掺硅补锂电池”。而这项技术则是广汽埃安1000公里车型的最终秘密。

03.

改善封装技术 还打算自产电池

在电池安全方面,广汽自研了弹匣电池,采用了超高耐热的稳定电芯,在电芯之间采用了超强隔热电池安全舱。无论是搭载三元锂电池还是磷酸铁锂电池,均可以通过整包的针刺试验。

▲广汽弹匣电池的针刺测试结果

除此之外,广汽集团还在今年3月份正式开始建设电池试制线,已经投资了3.36亿元。

自研电池试制线项目整体占地面积约10500平方米,包含了从浆料制备到电池包完整的电池全流程生产工序以及材料研发、理化测试、电性能实验室,海绵硅负极片电池在内的广汽埃安自研电池将在此条试制线实现自主生产。

不过,本次自研电池试制线项目投建的电池电芯生产线是储备自研电池量产工艺技术,之后再启动量产线建设。

整体来看,动力电池为广汽集团“中子星战略”的重要组成部分,在未来或许还会有更多动力电池方面的技术发布。

▲广汽研究院院长吴坚介绍“中子星战略”

04.

结语:广汽正全力布局新能源

广汽在确定要大力发展新能源汽车之后做了很多工作。在品牌方面,2020年广州车展上正式将埃安品牌独立出来。

在技术方面,陆续发布了弹匣电池、海绵硅负极片、微晶超能铁锂电池等技术,将动力电池的安全性、能量密度等都做了一个不小的提升。

而随着新能源汽车市场的快速发展,广汽集团或许也会展示出更多的重磅产品。




责任编辑: 李颖

标签: 广汽 比亚迪刀片电池

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