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爲什麽FPV電池爆發力這麽強勁？
2024/10/11
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電池監測分流器是什麽？有哪些功能？
2025/02/11
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在碳排放量限制下動力電池發展趨勢如何走
在碳排放量限制的市場政策驅動下，國內主流的汽車動力電池企業在電池技術發展方面的趨勢如何？而對電池産業鏈的影響又有什麽呢？
原材料价格上涨、俄乌冲突、“双碳”行动大幕拉开、新冠肺炎疫情反复、供应链受阻……2022年，汽车行业似乎正在面临一次更艰巨的考验。即便如此，新能源汽车的推广仍在全球范围内铺开，为困顿中的汽车市场带来一线希望。最新数据显示，受中国和欧洲强劲需求的推动，2021年全球电动汽车销量翻了一番，达到460万辆，首次超过混合动力汽车。而在供应链的上游，動力電池行业正承压前行，不仅产能快速提升，更有新技术推陈出新。
一直以来，通过技术创新降低成本、抢占市场份额是企业的立足之本。记者了解到，在新能源汽车产业迈向市场化的新阶段，動力電池企业之间的竞争，在某种程度上表现为不同的技术路线之争。它们中既有市场前景较为明朗可期的量产产品，又有即将投入量产、应用效果待验的创新技术，还有远景更加美好、未来十分诱人的前沿成果。把握现在很关键，布局未来也重要，動力電池行业的多技术路线“暗战”正不断升级。
甯德時代
CTP3.0“麒麟電池”叠代而出
作为動力電池行业的龙头老大，甯德時代一直用技术创新推动汽车电动化发展。在官网上，其重点展示了CTP、CTC、高镍及高电压技术。
相较于目前市场上的传统电池包，甯德時代在业界首创了CTP（Cell to Pack）高效成组技术。这项技术通过简化模组结构，使得电池包体积利用率提高20％～30％，零部件数量减少40％，生产效率提升50％，投入应用后可大幅降低動力電池的制造成本。据悉，传统电池包能量密度平均为140～150Wh/kg，CTP电池包的则达到200Wh/kg以上。甯德時代在2019法兰克福车展上首次亮相了CTP电池包，随后与北汽新能源合作首次实现量产车型应用。
经过几年来的快速发展，甯德時代的CTP技术持续更新换代。今年3月，甯德時代首席科学家吴凯表示，该公司通过技术迭代，研发出第三代CTP技术，可应用于旗下磷酸鐵锂電池和三元锂电池，又称“麒麟电池”。据悉，CTP3.0技术已量产就绪，预计今年4月正式上市。资料显示，CTP3.0由平台电芯模块、可拓展电气模块、柔性可拓展热管理模块和柔性可拓展箱体模块组成，其中电芯模块依然采用方形电池的形式，能够更好地利用整个电池组的空间。
吴凯称，麒麟电池的系统重量、能量密度及体积能量密度将继续引领行业最高水平。“2023年将是电动汽车续驶里程突破1000km、进入大规模量产的关键时间节点，最新CTP技术在未来的重要性会大幅提升。”据他介绍，采用CTP3.0技术的磷酸鐵锂電池能量密度可达160Wh/kg，三元锂电池则可达250Wh/kg。值得一提的是，在相同条件下，采用CTP3.0技术的产品，电量可比4680电池系统高13％。
此外，甯德時代还提出了CTC（Cell to Chassis）技术，将电芯与车身、底盘、电驱动、热管理及各类高低压控制模块等集成，能使车辆续驶里程突破1000km；并通过智能化动力域控制器，优化动力分配和降低能耗，将百公里电耗降至12kWh以下。据悉，甯德時代将于2025年前后正式推出高度集成化的CTC电池。
比亞迪
“刀片電池”披荊斬棘
与甯德時代一同在竞争中成长的，是一直坚持走磷酸铁锂技术路线的比亞迪。比亞迪不仅实现了動力電池的自给自足，还正凭借一己之力，以“刀片電池”披荊斬棘，拓寬外配之路。
2020年3月，比亞迪正式发布刀片電池。刀片電池采用比亞迪研发的长度大于0.6m的大电芯，电池单体同样向大容量进化，但电芯形状更加扁平、窄小（长边可定制变化，单体最大稳定长度可以达到2100mm），通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入电池包内。通过一系列的结构创新，刀片電池在实现超级强度的同时，安全性能大幅提升，体积利用率也增加了50％以上，并且成本减少30％。2020年6月，首款配装刀片電池的新车比亞迪“汉”上市，续驶里程达605km。而坊间不断有刀片電池将配套其他车企的传闻流出，涉及的对象包括特斯拉、现代、蔚来、小米等。进入2022年，比亞迪動力電池产能扩张的脚步依旧快速。1月，比亞迪产业园项目正式落地湖北襄阳，将建设30GWh動力電池及零部件项目。2月，一汽弗迪新能源科技有限公司動力電池项目开工仪式在长春举行。据悉，工厂全部达产后，将实现年产45GWh的動力電池产能，为超过100万辆汽车供应刀片電池。3月，比亞迪武汉黄陂基地开始建设；動力電池盐城基地二期项目“云签约”举行。4月，比亞迪与贵阳市人民政府签署投资合作协议；与浙江台州仙居县以“云签约”的方式签署战略合作协议，年产22GWh刀片電池项目落户当地。
在中国电动汽车百人会论坛（2022）上，比亞迪董事长兼总裁王传福提出，比亞迪继续坚持插电混动和纯电动“两条腿，齐步走”战略，坚持将磷酸鐵锂電池作为正确的发展道路。他表示：“安全是新能源汽车发展的基石，成本则是必须面对的一项重要指标。当動力電池的性能迈过一定门槛后，能量密度的重要性在降低，安全、成本、循环寿命等指标的重要性在提升。比亞迪推出的刀片電池，不仅解决了安全痛点，还可以实现包体能量密度与三元锂电池相当，循环寿命、安全系数更强。”同时，他还指出，磷酸鐵锂電池不含稀有金屬钴和鎳，從而可以避免被國外資本“卡脖子”，更加匹配社會資源承受度。
蜂巢能源
“短刀電池”闖天下
蜂巢能源在2019上海車展上公開展示了長度600mm的短刀電池。2021年底，蜂巢能源發布“領蜂600”戰略，提出將2025年産能目標提升至600GWh，並加快短刀電池新品類的商業化進程。
“市场并不缺動力電池产能，缺的是车规级高品质動力電池产能。蜂巢能源将推行电动全域短刀化。”蜂巢能源董事长兼首席执行官杨红新表示，公司布局L300～L600的全尺寸短刀电池，涵盖1.6～4C的全域充电范围，适用于乘用车、储能、商用车、工程机械、非高速电车等全域使用场景，涉及从无钴、三元到磷酸铁锂的全域化学体系。
据杨红新介绍，电芯结构的长薄化是動力電池演化的行业共识，也是蜂巢能源在成立一开始就重点发力的方向之一。对于选择全域短刀化的原因，他认为，短刀电池是基于第一性原理出发的科学选择，具备高兼容性，适应不同场景和平台。对于应用端企业而言，短刀电池可满足高成组率、低成本、高安全的需求，而对于电池企业自身而言，其在良率控制和大规模工业化量产方面优势明显，同时，全域短刀化可规避大规模建厂的投资风险。据悉，在装车配套上，2021年工信部发布的345批公告中，长城欧拉一款车型配套了蜂巢能源的L600短刀磷酸铁锂電芯。在生产制造上，2021年10月，蜂巢能源的首条短刀产线在位于常州金坛的二期工厂正式投产，该产线满产产能将达到2.5GWh。
蜂巢能源董事、工藝資深總監劉小安告訴記者，常州金壇工廠的勻漿、塗布、輥壓、模切、疊片、裝配是短刀電池生産過程中的主要環節，該公司圍繞這六大工序做了一系列的獨家創新。比如，對于采用疊片工藝的電池生産，疊片速度一直是行業痛點，蜂巢能源目前采用雙工位疊片，效率高達0.4s/片；已研發完成的下一代超高速刀片式電芯極組成型設備，疊片效率可以做到0.125s/片。
据了解，蜂巢能源在全球规划了11个生产基地，常州金坛工厂为其建设的首个车规级動力電池AI超级工厂，共分四期建设，总规划产能68GWh。目前，一期、二期工厂已经正式投产，在二期工厂中建设了首条“短刀”电池量产线，满产产能将达到2.5GWh。在此基础上，蜂巢能源将打造短刀电池超级工厂，最终实现产能20GWh。
億緯锂能
“押注”大圓柱電池
在中国电动汽车百人会论坛（2022）上，億緯锂能董事长刘金成接受记者采访时表示，从化学体系或结构来讲，不同技术路线的動力電池各有优势，但长期发展是看未来对市场的适应性，以及能否从根本上满足行业需求。他认为，大圆柱和叠片方案的磷酸鐵锂電池将是行业主要的发展方向。大圆柱的三元锂电池在安全方面有绝对优势，将是配套中、高端车型的主流技术路线；叠片方案的磷酸鐵锂電池具有经济性，将是配套面向大众市场车型的主流技术路线。
刘金成还用了“四个极致”形容大圆柱电池的优势：一是极致标准，可以做到设计、制造、回收的标准化；二是极致可靠，其结构稳定，全生命周期零应力，全尺寸不变形；三是极致制造，工艺缩短了30％，生产效率更高；四是极致体系，億緯锂能的大圆柱电池实现了镍含量90％，含碳硅的化学体系。
出于降本的考量，国内造车新势力对大圆柱电池表现出兴趣。同时，它们也在观望特斯拉实际使用大圆柱电池装车后的效果。在这样的市场背景下，億緯锂能准备放手一搏，公布了大圆柱和方形動力電池的产能建设方案。据悉，億緯锂能新生产项目将于2022年底陆续建成，2023年上半年投产，到2023年整体产能达到200GWh左右。
比克電池
46系和26系大圓柱電池“反攻戰”
早在2015年，比克電池就率先量产了高镍三元811＋含硅负极的18650电芯。据悉，比克電池目前量产的圆柱电芯，普遍使用镍含量88％或以上的三元锂正极，硅复合物含量最高可达15％的负极，而正在研发的大圆柱电池将采用更加先进的体系。
在中国电动汽车百人会论坛（2022）上，深圳市比克動力電池有限公司副总裁樊文光带来了《大圆柱動力電池未来可期》的主题演讲。在比克電池看来，大圆柱电池之“大”并不只在于尺寸，更在于步子之大、前景之大和挑战之大。作为未来5～10年中高端电动汽车的最优解和电动汽车渗透率的突破口，圆柱电芯是目前主流电池形态中安全性最高的一类：第一，它的单体最小，可以分散风险；第二，每个单体由钢壳或铝壳保护，且都有独立的卸压装置；第三，采用蜂窝状排列，电芯之间天然留有空隙，电芯单体和外部之间也有很大的热交换面积，可以保证电池包的绝对安全。据称，目前不少新能源车企已敲定未来5～10年的動力電池方案，面向大众市场的车型采用方形或刀片磷酸鐵锂電池，中高端车型采用三元锂＋大圆柱电池的布局。
樊文光介绍称，比克電池目前共有46系和26系两个系列的全极耳大圆柱电池产品。具体来看，46系电芯去年开始陆续有样品批量交付，性能表现符合预期。26系则以26105铝壳电芯为主，B样品阶段产品能量密度270Wh/kg，功率密度大于2000W/kg，配套车型的续驶里程可达700公里以上；12分钟充电，可续驶500km以上，5分钟快充，可续驶280km以上，纯快充循环寿命800次以上。按照规划，该款电芯将在2024年量产，届时能量密度将达285Wh/kg。
“根据我们了解的客户需求，再结合行业的信息判断，大圆柱电池电芯到2025年至少将占全球動力電池市场30％以上的份额，超过2021年全球動力電池的总需求量。”樊文光称。据悉，未来几年，比克電池将分两个阶段在国内国际市场扩充80GWh的电池产能，并持续发力。
衛藍新能源
混合固液電池量産在即
在中国电动汽车百人会论坛（2022）上，衛藍新能源首席科学家、创始人李泓透露，公司正与蔚来汽车合作，计划基于ET7车型，推出单次充电续驶1000km的混合固液电解质电池，电池包容量150kWh，单体能量密度为360Wh/kg。这款混合固液电池预计今年年底或明年上半年启动量产。
据介绍，衛藍新能源已开发出一系列产品，包括150Wh/kg针对大规模储能的混合固液储能电池、270Wh/kg针对无人机的高比能混合固液电池和300Wh/kg混合固液動力電池。在此基础上，该公司还进一步开发了360Wh/kg混合固液動力電池，该款产品可以通过针刺、过充、挤压等安全性测试，满足电动汽车的要求。
衛藍新能源认为，今后動力電池将朝着更高的比能量方向发展，同时电芯将从液体向更安全的混合固液和全固态方向发展。未来，動力電池和储能电池的发展路线包括：基于高镍和富锂锰基的正极以及纳米硅碳负极和锂碳复合负极的电芯，可以满足续驶里程达到1000km电动乘用车和电动飞机的要求；基于改性锰酸锂、磷酸铁锂、镍锰尖晶石的正极材料，与高容量的负极材料匹配，针对续驶里程600km纯电动汽车的解决方案；针对更低成本的储能应用的钠离子电池和固态磷酸鐵锂電池的解决方案。
需要指出的是，相關企業要想實現固態電池量産還需進一步鍛造産業鏈，優化和開發新的正極材料、負極材料、電解質材料、預锂化材料、超級粘結劑、導電添加劑，以及新一代的金屬沈積的集流體，同時開發新的前段、中段和後段的工藝，實現工廠智能化。
目前，衛藍新能源的第一大股东为合肥蓝色里程创业投资合伙企业，持股比例19.2％。其中，蓝色里程的投资人包括蔚来汽车创始人李斌。此外，衛藍新能源的其他投资方还包括小米、吉利和华为等公司。
SES
混合锂金屬電池決戰明天
動力電池距离实现“超越”，可能还差一个电化学体系颠覆性创新的距离。成立于2012年的SES电池公司，就是要实现这样的愿景。
据SES创始人、首席执行官胡启朝介绍，其锂金属電池技術包括三部分，一是Hermes，新材料研发平台；二是Apollo，车用锂金属电池的工程制造能力；三是Avatar，人工智能安全监测软件。2021年，SES对外展示了第一款车规级锂金属电池，根据初步的测试数据，其容量达到107Ah，能量密度为417Wh/kg、935Wh/L，重量不到1kg。据称，这是全球首款100Ah以上的锂金属电池，也是世界上最大的锂金属电池。
在2015年，SES做過一次重要的技術路線調整，從全固態锂電池路線轉向了現在的混合锂金屬電池路線。此後，SES的商業化進程一直在加速。目前，SES與通用、現代、本田三家車企一起進行A樣品的聯合開發，這也是全球第一款锂金屬車用A樣品的開發。按照目前的計劃，明年進入B樣品，後年C樣品，2025年正式投入量産。
SES宣稱研發的混合锂金屬電池有三大優勢：一是锂金屬負極的材料創新，讓電池能量密度可達到400～500Wh/kg；二是電解液，希望從根本上改變锂枝晶的生長方式，提升電池的安全性；三是算法，利用人工智能監測電芯在整個生産、運行環節的健康狀態，通過大量的細節數據建立模型，對風險進行精確預測。
作爲SES全球化戰略布局的一個重要環節，SES于2018年在上海嘉定建立了生産研發中心，現在這家中心正在升級爲全球第一個1GWh锂金屬電池超級工廠。今年3月，SES在上海正式啓動了首個A樣品锂金屬電池的生産和測試。目前，SES在不斷擴展波士頓總部的研發團隊，同時在韓國建設第二個生産基地，以響應更多車企的需求。在國內，SES的投資方包括上汽、吉利、富士康、天齊锂業等。
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