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動力電池競爭“白熱化”,又一黑馬即將誕生

作者:中國儲能網新聞中心 來源:36氪 發(fā)布時間:2022-12-28 瀏覽:

中國儲能網訊:近幾年,諸多動力電池廠商開始試圖通過改變電池結構的方式實現“三角平衡”,命名形式也五花八門。

動力電池領域的戰(zhàn)爭愈演愈烈。

中汽協(xié)數據顯示,今年1-11月,新能源汽車產銷分別完成625.3萬輛和606.7萬輛,同比增長均達1倍,11月的新能源汽車市場占有率已經超過了30%,市場前景廣闊。作為新能源汽車的“心臟”,動力電池有望同步實現飛速發(fā)展,這也意味著該領域的競爭程度將加劇。

中國科學院院士、清華大學車輛與運載學院教授歐陽明高也曾表達過類似觀點:未來三十年,動力電池體系還會經歷多次持續(xù)的技術變革。從目前行業(yè)發(fā)展來看,變革的核心就在于,到底哪種形態(tài)的動力電池能最大程度的符合產業(yè)鏈不斷追求的“三角平衡”——能用更低的成本實現更優(yōu)越的性能、以及獲得更高的安全性。

近幾年,諸多動力電池廠商開始試圖通過改變電池結構的方式實現“三角平衡”,命名形式也五花八門。比如比亞迪的刀片電池、寧德時代的麒麟電池、廣汽埃安的彈匣電池等。但本質上而言,這些動力電池仍大多屬于方形電池范疇。

方形電池之外,也有部分動力電池廠商在圓柱電池和軟包電池領域探索,希望以不一樣的電池形態(tài)滿足未來新能源汽車的需求。

形態(tài)之爭

目前,由于成本高、研發(fā)周期長等原因,動力電池市場仍以方形電池、圓柱電池為主流形態(tài)路線。其中,方形電池的市場占有率最高。權威數據咨詢機構IHS數據顯示,2021年,方殼電池的市場份額超過54%,預計2022年還將進一步上升達到61.9%。

(軟包電池市場份額,在2021年達到了一個階段性頂峰----圖片來源:IHS)

但從裝機量的上升趨勢角度來看,軟包電池的增速則十分迅猛。高工產業(yè)研究院(GGII)發(fā)布的《動力電池裝機量月度數據庫》顯示,今年上半年,軟包動力電池裝機量約6.03GWh,同比增速高達72%。據招商證券測算,2025年全球軟包電池裝機量有望增長至650GWh,市場前景廣闊。

在車企端,軟包電池也開始受到越來越多車企的青睞。大眾、奧迪、奔馳、現代、福特、沃爾沃、保時捷等車企配置多款主流車型都使用了軟包電池。

究其原因,軟包電池有其獨特之處。相較于方形電池和圓柱電池,軟包電池的最大不同是,其電池外層只有一層鋁塑膜封裝,而沒有方殼電池外層的殼與其他配件,不僅在能量密度上有優(yōu)勢,而且成本更低。

雖然結構簡單,但鋁塑膜封裝卻更能保證動力電池的安全性。過往時間,搭載方形電池和圓柱電池的新能源車輛,都不同程度的發(fā)生過自燃事故,為消費者留下了不小的心理陰影。

這類電池采用硬殼的密封包裝形態(tài),一旦內部積攢的熱量過多無法釋放,就容易造成電池壓力過大,進而引發(fā)爆炸。而軟包電池則不然,其外殼采用鋁塑膜形態(tài)包裝,即便帶電池發(fā)生熱失控,軟包電池也會通過放氣的方式減少內部壓力,防止電池發(fā)生自燃、爆炸。換句話說,軟包電池更安全。過去多年,安全性都是阻礙新能源汽車行業(yè)發(fā)展的“攔路虎”,諸多消費者曾因“電車電池自燃、爆炸”等新聞而對新能源汽車望而卻步。軟包電池的出現,滿足了整個新能源汽車行業(yè)對安全性的強需求,有望進一步推動行業(yè)發(fā)展。

另一方面而言,軟包電池的設計靈活性更高。在電芯層面,軟包電池的厚度、形狀等,均可根據客戶對自身產品的設計需求進行定制,而在模組與電池包層面,軟包電池也可以根據不同車型需求,進行矩形或T字形等不同形態(tài)的空間布局,滿足更多車型對動力電池的空間要求。

此外,絕大多數軟包電池都采用疊片式工藝,相較于卷繞電池,疊片電池的極耳數能多出近一倍,內阻相較于方形電池和圓柱電池顯著下降,因此產生的熱量也較小,電池自耗電明顯降低,電池的循環(huán)壽命會更強。

最重要的是,軟包電池的能量密度比方形電池和圓柱電池更高。根據高工產業(yè)研究院數據,三元軟包單體電芯比三元方形平均高10%-15%。當前業(yè)內量產的三元方形動力電池平均電芯能量密度為210-230Wh/kg,而同材料體系的三元軟包動力電池能量密度達240-250Wh/kg,更能滿足未來動力電池輕量化、長續(xù)航需求。

近期,始終在軟包電池領域深耕的孚能科技,推出了行業(yè)內較為領先的軟包動力電池系統(tǒng),其能量密度達到330Wh/kg,相較之下,其他動力電池企業(yè)還在努力研發(fā)能量密度300Wh/kg的電池。

“公司成立以來沒有盲目追求產能,而是將大量資金用于產品開發(fā)和技術儲備?!辨谀芸萍级麻L王瑀這樣表示。正因如此,孚能科技早在2018年就成為EQA、EQB、EQE等車型的獨家供應電池商,拿下了戴姆勒全球范圍內迄今為止的最大一筆電池訂單。

作為液態(tài)電池領域能量密度最高的電池,軟包電池堪稱“當下最接近固態(tài)電池高能量密度水平”的電池。而固態(tài)電池,幾乎被整個行業(yè)視為繼液態(tài)電池的下一代主流技術發(fā)展方向。但因材料成本、供應鏈重塑等問題,固態(tài)電池還暫未走上量產之路。

有業(yè)內人士分析稱,未來5-10年全固態(tài)電池有望實現明顯降本以及量產。在這技術路線的過渡期間,能量密度更高的軟包電池有望“脫穎而出”。

當下,奔馳、北汽藍谷、東風等多家車企都有讓半固態(tài)電池、固態(tài)電池上車的計劃,促使動力電池相關企業(yè)均在該領域加大研發(fā)力度。

隨著液態(tài)電池向固態(tài)電池的加速發(fā)展,具有“包羅萬象”特點的軟包電池即將實現快速上量——從制作工藝角度而言,軟包電池既能疊片,也能卷繞,從材料的選擇而言,軟包電池既可兼容磷酸鐵鋰、三元鋰,也可使用石墨、硅碳,其電解質也可以從液態(tài)組織到半固態(tài)再到固態(tài)。

“由于固態(tài)電解質的柔軟性不足,只能使用疊片方式,因此無法使用圓柱封裝方式,而使用方型封裝則會削弱動力電池能量密度優(yōu)勢,反倒是軟包封裝和固態(tài)電池是最適配的?!豹毩⒇斀浿菐爝h川研究院曾對軟包電池如是評價稱。

雖然目前軟包電池仍是國外車企主要使用的技術方案,但如果軟包電池能與固態(tài)電池產線完成平滑過渡,未來在中國市場,軟包電池或許將實現對方殼電池的“超車”。

爆發(fā)前夜

目前,新能源汽車市場呈高速發(fā)展態(tài)勢,動力電池出貨量也大幅增長。在2022世界動力電池大會上,中國科學院院士歐陽明高預測,2025年中國動力電池出貨量將超過1TWh,產值超過1萬億元。

作為動力電池下一階段的發(fā)展路線,軟包電池市場即將進入爆發(fā)前夜。實際上,在國外,軟包電池路線已經成為海外車企主流選擇。IHS顯示,2022年,海外銷量排名前20的主流電動車型中,有大眾ID.4、大眾ID.3、奧迪e-tron、極星Polestar 2、福特Mustang Mach-E等11款車型都采用了軟包電池方案。

與此同時,軟包電池領域在最近幾年出現了新工藝,進一步解決了其原本生產工藝復雜、成本居高不下等問題。

今年9月,孚能科技推出全新動力電池解決方案全新SPS(Super Pouch Solution)超級軟包解決方案。作為包含電芯、模組、制造和回收在內的“一攬子”技術解決方案,SPS具備高性能、低成本、高適配性等多個特點,一定程度上解決了軟包電池的不足。

目前,無模組技術已在方形電池和圓柱電池領域實現應用,這種技術通過減少或去除電池“電芯-模組-整無模組技術已在方形包”的三級Pack 結構,不僅能有效提升動力電池的能量密度,也能減少電池組的零部件數量,更有利于提升整個系統(tǒng)的集成度和適配靈活性。

在孚能科技推出SPS前,軟包電池領域還未有此應用。作為軟包體系內首個無模組集成技術方案,SPS能將電芯直接集成到PACK甚至汽車底盤,可實現CTP/CTC。從車企角度而言,這種電池包與底盤直接集成的形式,可通過靈活調控電芯疊片厚度、電芯疊加數量,完美兼容同款底盤不同高度的需求,為企業(yè)在多種車型的同平臺和架構開發(fā)上帶來便利。

為了緩解當下消費者對于新能源汽車的“充電焦慮”,小部分車企直接選擇“換電”路線,以更簡單直接的形式為消費者提供服務。相較之下,更多車企則在提高新能源汽車續(xù)航里程、增加充電速度等方面努力,這同樣也是動力電池廠商研發(fā)新技術的方向。

針對這種行業(yè)現狀,SPS大軟包方案也首次推出大尺寸電芯,可兼容最新的半固態(tài)電池技術,不僅擁有更高能量密度、更高安全度、更高補能速度,也更符合動力電池行業(yè)演進的大趨勢。

據了解,SPS的電芯能量密度可實現330Wh/kg以上,支持800V、2-6C快充,充電10分鐘可以實現400公里的續(xù)航里程,能夠極大緩解消費者的“充電焦慮”,推動新能源行業(yè)發(fā)展。

無模組技術與大尺寸電芯帶來的好處不止于此。在兩項新技術下,SPS的零部件數量進一步減少,極大改善了軟包電池原本的制造工藝,并實現成本降低。得益于全新的結構設計,SPS的電池系統(tǒng)部件減少了50%,材料成本降低33%。與此同時,孚能科技建立了柔性化產線,進一步提升了生產效率,同時實現“同一條生產線生產多種電芯”的目標,也能生產不同材料體系(三元、磷酸鐵鋰、鈉離子等)、不同尺寸的電池,且具備將其做得更薄的工藝,能滿足多種電池、多種車型的需求。

此外,SPS能大幅提升動力電池的安全性能。通過液冷板和導熱片的復合使用,SPS為大軟包電芯提供了“雙面液冷,三面?zhèn)鳠帷钡母咝峤粨Q,電池系統(tǒng)的散熱效率提升4倍。此多種材料還對對大軟包電芯形成了6面防護,杜絕熱失控風險,有效解決了消費者對于新能源汽車安全隱患的顧慮。

總體來看,孚能科技推出的SPS于車企而言,能夠更靈活適配多種車型、且實現成本降低;于消費者而言,則能有效緩解其“續(xù)航和充電焦慮”,并提升駕乘安全感;于行業(yè)而言,SPS不僅開創(chuàng)了軟包電池“高性能、低成本”時代,同時更能助推整個新能源行業(yè)的快速發(fā)展。

電芯、PACK、制造之外,孚能科技還提出電池回收技術,對動力電池的全生命周期做出保障。一方面,SPS可實現電芯材料的直接回收,回收材料利用率達到99%以上,另一方面,SPS可在生產中使用回收材料進行制造,確保電池能力最大程度實現釋放。

在軟包電池方面,孚能科技一直走在行業(yè)前列。推出SPS后,孚能科技于今年11月初在江西贛州開工了年產30GWh新能源電池項目,總體規(guī)劃建筑面積約44萬平米,將生產SPS大軟包及新能源電池,預計2023年4季度投產。

作為國內軟包電池的龍頭企業(yè),孚能科技已經與戴姆勒、北京奔馳、廣汽埃安、廣汽三菱、一汽、吉利、東風、江鈴等多家車企達成了合作。而隨著該技術路線的加速發(fā)展,未來軟包電池必將惠及更多車企,在降低成本的同時,提升新能源汽車的性能與安全特性,實現動力電池技術變革的三角平衡,讓更多消費者享受到科技帶來的全新駕乘體驗。

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關鍵字:動力電池

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