LFP能量密度高達220Wh/kg，捷威動力高性能電池“打法”
今年4月，捷威動力鹽城二期4GWh動力電池項目投產(chǎn)，鹽城基地產(chǎn)能已達到6.5GWh。與此同時，捷威動力長興基地一期將于今年下半年投產(chǎn)，捷威動力其它基地正在緊鑼密鼓地規(guī)劃中。
捷威動力電池產(chǎn)能快速推進的背后一則是其來自國內(nèi)外車企、儲能客戶的訂單正快速增長;二是經(jīng)過多年技術(shù)沉淀，捷威動力技術(shù)、產(chǎn)品矩陣逐漸成熟，亟待將先進、前沿技術(shù)落地，滿足不同客戶場景需求;第三是捷威動力“JEVE精益體系”智能制造工廠的快速落地及復(fù)制能力。
過去多年，捷威動力在產(chǎn)能布局上一直穩(wěn)扎穩(wěn)打，產(chǎn)能規(guī)模相對其它頭部企業(yè)較小，但一直都處于飽和生產(chǎn)狀態(tài)。但是，進入2022年以后，捷威動力也開始從產(chǎn)能、技術(shù)、產(chǎn)品、市場等多維發(fā)起“攻勢”。
“捷威動力過去一直堅守初心，沒有落后的產(chǎn)能包袱，相較于其它企業(yè)有產(chǎn)能后發(fā)優(yōu)勢，但這句話前面還有一句話，就是我們有技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢。”捷威動力研究院院長馬華在接受電池中國專訪時表示，捷威動力當(dāng)前積極推進產(chǎn)能和智能工廠建設(shè)，都是建立在深厚技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，根據(jù)客戶、市場需求進行布局。
01
LFP能量密度達到220Wh/kg
第二代半固態(tài)電池能量密度超350Wh/kg
“十年磨一劍”用來形容捷威動力的技術(shù)積淀再恰當(dāng)不過。成立于2009年的捷威動力，在兩年之前都非常低調(diào)。然而，進入2022年以來，公司在技術(shù)、訂單等方面消息不斷。
在剛剛舉行的第十五屆國際電池技術(shù)交流會/展覽會(CIBF2023)上，捷威動力亮相展出了第一代、第二代半固態(tài)電池，能量密度高達220Wh/kg的磷酸鐵鋰(LFP)電池，體積能量密度達555Wh/L的磷酸錳鐵鋰錳基電池，以及鈉離子電池。
據(jù)馬華介紹，捷威動力沒有落后產(chǎn)能對新技術(shù)和新工藝的約束，在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，研發(fā)團隊可以更加聚焦到新技術(shù)的開發(fā)和產(chǎn)品性能提升上，公司也鼓勵技術(shù)團隊大膽創(chuàng)新，應(yīng)用新思路解決電芯瓶頸問題。
捷威動力是國內(nèi)較早一批推出半固態(tài)電池的企業(yè)。目前其第一代半固態(tài)電池，通過構(gòu)筑高穩(wěn)定性電極界面和固態(tài)電解質(zhì)阻隔層，在不降低電池性能前提下極大提升電池安全性，電池能量密度達到300Wh/kg，在滿電狀態(tài)下可通過3mm貫穿針刺測試，且具備25分鐘快充能力和2000次以上長循環(huán)特性。電池工藝與現(xiàn)有產(chǎn)線高度兼容，可實現(xiàn)快速量產(chǎn)轉(zhuǎn)化，裝車驗證在即。
據(jù)馬華透露，捷威動力第二代半固態(tài)電池能量密度超過350Wh/kg，將應(yīng)用固研先進電池聯(lián)合實驗室開發(fā)的新型快離子導(dǎo)體電解質(zhì)，電池性能進一步提升。同時，第三代半固態(tài)電池能量密度可達到500Wh/kg，現(xiàn)已完成原型產(chǎn)品構(gòu)建。
此外，捷威動力正加碼與材料企業(yè)合作，推動半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。在CIBF現(xiàn)場，捷威動力與南木納米簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方就鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)材料的供應(yīng)達成戰(zhàn)略合作，并將就新能源汽車半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)深化研究。
在動力電池應(yīng)用分會與電池中國網(wǎng)主辦的第四屆新能源汽車及動力電池(CIBF2023 深圳)國際交流會上，馬華發(fā)表了題為《高性能動力電池發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)》的報告分享，詳細(xì)闡述了捷威動力從正極到負(fù)極，再到電解液，捷威動力不斷進行創(chuàng)新研究，開發(fā)高性能動力電池的思路。
正極方面，通過在高鎳三元表面包覆高熱穩(wěn)定性材料，如固態(tài)電解質(zhì)、納米級的磷酸錳鐵鋰或者是磷酸鐵鋰，以提升電極體系的熱穩(wěn)定性。
負(fù)極方面，捷威動力通過材料端預(yù)鋰化、碳包覆等手段，在電極內(nèi)通過導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，以及多種粘結(jié)劑復(fù)合的使用等方式來解決硅系材料痛點。
電解液方面，通過調(diào)控界面來優(yōu)化電池的特性。
在高電壓電解液的設(shè)計上，通過溶劑優(yōu)化和添加劑的調(diào)整來開發(fā)高電壓電解液，使它的電壓上限得到明顯的提升，高溫循環(huán)可以達到1500次。
事實上，基于上述思路和邏輯，除了高鎳三元，捷威動力也在不斷拔高磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰能量密度和性能上限。
例如磷酸鐵鋰電池方面，在電極的優(yōu)化上，特別是高負(fù)載的復(fù)合電極，捷威動力通過不同配方的調(diào)整，以及電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、復(fù)合導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，大幅提升磷酸鐵鋰正極的涂覆量，能量密度可達到220Wh/kg，零下20℃可達到80%以上的容量保持率，循環(huán)超過3000次。
磷酸錳鐵鋰方面，能量密度已經(jīng)做到200-250Wh/kg，25C放電容量保持率90%，零下30℃放電容量保持率82%，常溫循環(huán)次數(shù)超過3000次，同時具備比較好的安全特性。
鈉離子電池方面，能量密度已達135Wh/kg，低溫性能優(yōu)異，在零下30℃下放電容量保持率在80%以上。據(jù)馬華介紹，捷威動力鈉離子開發(fā)針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域需求開展不同技術(shù)路線的開發(fā)和探索。動力領(lǐng)域，主要采用層狀氧化物和硬碳體系;儲能領(lǐng)域，主要在開發(fā)基于聚陰離子的材料體系，“安全性方面我們也做了大量的驗證工作。”
馬華表示，高性能電池開發(fā)設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，從材料、到電池設(shè)計、到制造工藝、裝備技術(shù)等，每一項都不可或缺，而且都是相互聯(lián)系，相輔相成的，材料的化學(xué)和電化學(xué)屬性影響著電池的大部分性能，但每一個材料都無法單獨發(fā)揮性能，只有將電芯中的幾十種材料進行合理的匹配，并結(jié)合電化學(xué)原理，電極設(shè)計、孔隙結(jié)構(gòu)調(diào)控，界面優(yōu)化等電池技術(shù)，才能得到一款好的電池產(chǎn)品。
02
已開發(fā)出全新尺寸、容量360Ah儲能專用電芯
作為清潔能源的關(guān)鍵載體，電力系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，儲能電池已經(jīng)成為各家研發(fā)、布局的重點。捷威動力堅持“動力+儲能”雙輪驅(qū)動戰(zhàn)略，在儲能電池技術(shù)領(lǐng)域也早已布局。
在本次CIBF上，捷威動力還展出了具有高安全、高能量、高效能、長壽命等優(yōu)勢，容量高達360Ah，能量密度可做到180Wh/kg，循環(huán)壽命12000+，能量效率高達95%的電力儲能專用電芯。
馬華向電池中國透露，360Ah儲能電芯區(qū)別于傳統(tǒng)的280Ah儲能電池尺寸，是捷威動力基于應(yīng)用場景，進行合理結(jié)構(gòu)分析，最終確定的一款專門適合電力儲能應(yīng)用場景的產(chǎn)品，能量密度、效率、循環(huán)等更有競爭力，可滿足目前和下一代市場需求。
此外，在儲能產(chǎn)品系列，捷威動力布局了280Ah、305Ah、380Ah等儲能專用電芯產(chǎn)品，目標(biāo)是完成對發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)等全場景的產(chǎn)品覆蓋。
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