進入2024年,動力電池技術迭代方向已經愈發清晰。電池規格標準化、品質高能量化正在成為主機廠、電池企業對電池新品研發的共識。

近日,正力新能對外發布了行業首款雙重半固態超長續航大圓柱電池——正力·騏龍,該電池集超安全、超高能量密度、及整車100萬公里超長壽命和充電10分鐘續航500公里的超快充技術于一體,支持純電MPV車型,滿電續航1000公里以上。

這款電池在超安全、長續航、極速快充以及超長壽命上,都算行業翹楚。不過,最為值得關注的,其背后蘊含的電池技術方向:大圓柱形態+半固態的產品迭代,這正是主機廠、電池企業在未來電池技術迭代新趨勢上的探索。

標準化“最優解”,大圓柱電池已成高端車主流選擇

在新能源汽車發展初期,各家電池企業、主機廠均是摸著石頭過河,基于對性能和不同應用場景的匹配,電池規格不一,尺寸繁多。據行業機構不完全統計,僅方形電池,目前市面上的規格就超過兩百余種,更別說再加上軟包、圓柱等不同形態電池。

電池規格尺寸偏多,往往會造成電池設計、制造成本增加,且極易受車型銷量好壞影響,給電池企業帶來極大不確定性,對于電池企業而言,成本壓力巨大。同時,對于車企而言,因規格繁多,適用性不強,也增加了車企電動車型開發、匹配成本,且產品質量可靠性管控風險較大。

而標準化的電芯,可大規模制造,且可適配不同車型,無疑對降低電池制造成本、減少整車開發流程具有積極意義。這也是特斯拉、寶馬等國際主流主機廠近年來一直努力推動電芯標準化的重要原因。

在標準電芯上,特斯拉敲定了4680大圓柱電池,該電池因采用無極耳工藝,能量密度、功率性能、充電性能和成組效率均相較傳統21700圓柱電芯有極大提升。無獨有偶,寶馬集團也將標準電芯押注到大圓柱電池上,并且已經與幾家頭部電池企業簽訂了其新一代純電車型的大圓柱電池訂單。

據知情人士介紹,寶馬押注大圓柱電池,主要是其技術團隊經過反復驗證和測算,認為大圓柱電池續航里程、充電速度、制造成本、兼容性和安全方面都有明顯優勢,是未來潛在主流動力電池技術路線之一。

大圓柱電芯尺寸,直徑采用標準化的46mm,而高度覆蓋80mm-125mm,可以滿足不同車型對能量和電池包空間的需求,具有極強的適應性和兼容性。

事實上,大圓柱電池具有極致性能、極致安全、極限制造,且能極致降本,已經成為業界共識。在性能上,大圓柱電池對高鎳、超高鎳、硅負極等極致化學體系兼容性更強,使得電池性能更好。以正力新能新發布的46系列大圓柱電芯為例,其采用了超高鎳正極+高硅負極的材料體系,電芯能量密度更高。

正力新能也指出,大圓柱電池由于其單體能量相對較小安全性高、對極致化學體系兼容性好,越來越受到中高端乘用車市場的青睞。

高性能電池技術方向,半固態、全固態電池

動力電池規格尺寸標準化是實現大規模制造、進而達到降本增效的有效途徑,是主機廠、電池企業在降本路徑上的雙向奔赴。

在電池性能提升上,材料層面的創新則向半固態、全固態電池等維度迭代。

相較于當前主流的液態電池,固態電池在能量密度、安全性上都有質的提升。從市場關注度來看,今年以來,無論是資本市場,還是主機廠、電池企業,都在將固態電池作為重要關注的技術路線進行攻關或投資。

產業界之前普遍認為半固態電池尚無法與現有液態三元電池在能量密度上拉開差距,且成本高昂,不具備優勢。然而,今年以來,電池企業推出半固態量產產品、車企宣布固態電池裝車,且成本僅是“略高”,這些都顛覆了業界的固有印象。

在大圓柱電芯上,正力新能的46尺寸大圓柱電池已經應用了雙重半固態電池技術,更是顛覆了業界對半固態研發的預期。據介紹,正力新能大圓柱電池第一重半固態為超高鎳正極材料的固態電解質表面修飾技術;第二重半固態為固態電解質復合隔膜技術。

得益于雙重半固態技術的加持,正力新能46尺寸大圓柱電芯的熱穩定性得到明顯改善,失效起始溫度提高10度,失效后最高溫度降低150°C。此外,在安全性得到提升的同時,電芯的功率性能也得到了改善,零下20°C低溫功率提升了20%。

基于大圓柱極致安全的封裝形態,綜合超高鎳正極、硅碳負極材料應用,以及超高鎳正極材料的固態電解質表面修飾技術、固態電解質復合隔膜技術(正力新能“極能態”,下同)的雙重半固態電池技術加持,正力新能大圓柱電池單體能量密度達到306Wh/kg,單顆電芯容量高達49.5Ah,處于目前行業領先水平。

46系列大圓柱+雙重半固態,正力新能推出170kWh超長續航產品

車企、電池廠商從降本和平臺開發角度,正尋求電池尺寸標準化;從提升電池性能上,正尋求向半固態、全固態迭代。正力新能基于基于LISA3-2-1 研發戰略,不斷實踐電化學材料差異化探索,針對高端乘用車市場需求痛點,依托正力極能技術電芯體系,將大圓柱和半固態完美融合,推出46系列大圓柱電池,電芯單體容量高達49.5Ah。

事實上,正力新能在46系列大圓柱電池的創新并不僅限于此。

依托正力技能電池技術體系,正力新能46系列大圓柱電芯,還采用了獨創的極能環技術,區別于傳統的4680圓柱電芯正負極采用異側設計,采用同側出極耳技術,大幅縮短電子傳輸路徑,降低歐姆電阻,使得電芯電子路徑縮短80%、歐姆阻抗下降 30%,充放電倍率更強、體積利用率更高,滿足高端乘用車極致動力需求。

同時,正力新能將傳統的氟橡膠密封圈設計升級為刻蝕納米注塑技術(極能蓋技術),相較于傳統的頂蓋集成技術,成本可降低10%;PPS與頂蓋、極柱表面形成納米級的錨栓結構和化學鍵結合,氦檢氣密性是傳統密封圈水平的100倍,從而提高了電芯單體空間利用率及全生命周期可靠性。

憑借極致的產品性能和安全,正力新能基于46系列圓柱電芯而研發的電池系統——即“正力·騏龍”,將極致安全、超長續航和超級快充的不可能三角實現了完美融合:

除了46系列圓柱電芯本征極致安全,在系統層面,正力新能還應用了熱電分離、多重側面熱防護技術,實現電池包永不熱擴散(NTP),做到了極致安全。

而憑借超高單體能量密度圓柱電芯,附加CTC結構設計,“正力·騏龍”系統能量密度超245Wh/kg,整包電量高達 170kWh,創下目前國內新能源乘用車電池包容量之最。

“正力·騏龍”采用系統高效均衡熱管理,并通過單路U形循環水路、多支路并聯、熱阻均衡逆向設計等保證電池工作環境的一致性,從而保障整車全生命周期內可以實現100萬公里的超長續航。

采用800V高壓快充平臺電氣設計和系統超強熱管理,“正力·騏龍”可以支持4C快速充電,充電10分鐘續航500公里。

標準化、靈活性的大圓柱電芯,疊加雙重半固態電池等技術,“正力·騏龍”兼具了170kWh超大電量、NTP超安全保障、100萬公里超長壽命和4C超快充技術等極致性能,助力即便是大型的純電MPV車型,滿電也可以輕松實現1000公里以上續航,真正做到,千里奔赴,一充即達。

正是因為正力新能一直以來有著極致探索的研發理念支撐,以及多路徑的發展戰略,才能夠敏銳抓住電池技術迭代方向,推出引領性產品。既可以率先滿足高端乘用車電池產品需求,也抓住并引領了電池在尺寸、技術方面融合迭代的發展趨勢。