在全球交通电动化加速和储能业市场需求激增背景下,无论是电池性能、产能、工艺,还是供应链等优势,从电芯形态看,方形近年来持续占据着应用于动力/储能领域的“霸主”地位。
随着动力/储能市场对电池能量密度不断提高的要求,在保证安全性的前提下,基于电芯形态、系统结构、材料体系的创新和比拼持续升温。
为了进一步提高电池能量密度,在方形电池技术阵营中,瑞浦兰钧是厚积薄发的一家,其强劲的研发力、创新力和产品力近年来已获得国内外主流车企的认可。
继上个月重磅发布158Ah、200Ah问顶电芯,以“高比能+超长续航+高安全”方案全面覆盖续航1200公里以内市场需求之后,近日,在第四届新能源汽车及动力电池(CIBF2023深圳)国际交流会上,瑞浦兰钧能源股份有限公司董事长曹辉分享了公司在方形电池领域,从技术跃升到领跑的路径,同时,面向下一代电池技术,透露了瑞浦兰钧的布局策略。
图为本届大会主席、瑞浦兰钧能源股份有限公司董事长曹辉作主旨发言
01
续航之战,“问顶”电池领跑
续航里程焦虑已成为当前掣肘电动汽车快速替代燃油车的关键因素,新车型续航里程也成为电动汽车重要的性能指标之一,头部电池企业均以不断提高电池能量密度角逐“续航之战”。
在动力领域,瑞浦兰钧以打造“方形电芯”为主,长电芯为辅的多元化的产品布局,广泛适用于纯电、混动、增程等多车型领域。
曹辉分析指出,“在方形技术路线上,早期极耳是立起来的,随着电池宽度的增加,大家发现必须把极耳折叠进去,从而节省空间,但极耳折叠也导致大容量方形电池比同样体系的圆柱电池的能量密度低一点。所以一直以来大家认为圆柱电池的能量密度比方形的高一点,根本原因在这里。”
复盘瑞浦兰钧高体积比能量方形电池的技术发展史可以看到,2021年-2022年,瑞浦兰钧先后突破重重技术瓶颈,掌握了高比能长寿命技术和高安全4C快充技术。
不仅如此,值得注意的是,近年来,瑞浦兰钧持续进行电芯结构创新性研发,,采用一体化焊接技术,不仅使电芯内部结构实现了一体化的首创“问顶”技术,缩短了极耳长度,让方形电芯极耳不用折叠,改变了其与转接片的连接方式连接,把原有的顶部空间从15毫米缩减到8毫米,使空间利用率有效提升超7%之多,超越大圆柱电池相关指标;而且弥补了方形电芯以往折叠极耳造成的能量密度损失。
同时,瑞浦兰钧还掌握了高压实厚涂电极技术、高压实电芯浸润技术,为其电池产品的性能表现锦上添花。
以磷酸铁锂电芯为例,瑞浦兰钧将电芯的体积密度从2020年的362Wh/L逐渐升级到2023年的450Wh/L。
基于上述关键技术的突破和双高极片配套问顶结构技术,瑞浦兰钧于2023年4月推出两款高比能高安全性方形电芯,将磷酸铁锂和三元电池装机的续航里程均提升到新的层级。
其中,“问顶”158Ah LFP电芯体积能量密度达到450 Wh/L,实现3C倍率放电、超3000周长循环寿命,具备高低温宽温域放电能力、及全生命周期高安全特性,可以为主机厂提供采用磷酸铁实现超700km长续航的动力电池解决方案。
采用200Ah电芯的“问顶”650 PACK定位于超长续航、高安全动力电池解决方案,整包带电量超110kWh,使用中镍三元“问顶”电芯替代传统高镍产品,安全性能升级的同时,能够满足整车超1000公里续航需求。
在“追求原创、极限创新”的发展理念引领下,企业团队坚定地保持着追求更高技术力、创新力和产品力的热忱,同时这也是问顶新品快速落地的核心推动力。据曹辉介绍,问顶电池已经完成量产工艺突破,158Ah的450LFP产品今年第三季度即将全面交付,距离其产品发布仅仅半年左右的时间。
此外,据曹辉介绍,在产品多元化布局上,瑞浦兰钧坚持动储结合,磷酸铁、三元电池、半固态电池等不同类型产品多向发展,保证产能平衡,以先进多元的产品矩阵满足客户的全方位需求。
02
前瞻性布局新材料产业化,抢占下一站风口
当前,除了技术工艺的创新,全球头部电池企业均在布局新型材料在下一代电池中的应用。
拥有资深技术研发背景的曹辉,是国内最早一批研发811高镍电芯的“先锋”之一,也锻造了他对材料体系创新的“情有独钟”。
目前,一方面,作为瑞浦兰钧的“拳头”产品,“问顶”技术融合了电芯结构技术、工艺技术及装备技术创新、内部电化学特征及稳定固液态界面的尖端技术,使得“问顶”电池在电芯材料体系方面,可应用于磷酸铁和三元产品,实现双高电极的应用,并持续增强电池的能量特性及安全特性。
另一方面,为了进一步缓解里程焦虑,增加续航,不断提高电芯能量密度成为电池企业长期追求的目标。基于此,曹辉在演讲现场提出“未来的电化学体系到底怎么走?”的问题,引发与会代表的关注。
论坛上,曹辉分享了瑞浦兰钧在材料方面的尝试和阶段性成果,“811体系及更高镍含量体系的电芯,目前安全性能并没有表现得很好,这也是其大规模量产配套的瓶颈所在。现阶段,在不放弃100%充放电深度的前提下,希望把高镍8系、高镍9系,甚至是镍94、镍95材料安全地应用起来。”
“到底怎么做这件事情?”曹辉表示,瑞浦兰钧已跟欧洲大厂合作研发高镍9系配硅8的电芯,已储备了高镍电芯的相关技术。同时,基于对液态电解液电池丰富的开发经验,及行业发展趋势的预判,瑞浦兰钧已在进行半固态电芯的相关材料研发工作。
在曹辉看来,“半固态电池是提升高镍+硅碳高能量密度电芯的安全性能的有效途径。其中,电解液的凝胶化是半固态电池落地的关键。”
截至目前,瑞浦兰钧已初步达成一个目标,“公司研发的半固态电池,直流内阻、倍率性能和液态电池基本相当;温度极限提升30℃到35℃,可以基本保证电性能不会出现大的偏差。”
在业界聚焦的产业化进程方面,目前半固态电芯的一致性难以控制是掣肘行业发展的瓶颈,曹辉还表示,瑞浦兰钧也将在电芯一致性上加大攻关力度。
瑞浦兰钧自成立之初,通过“极芯设计、极限制造、极致工厂”三个维度精益求精的发展,2022年其储能出货量国内top3、电力储能出货量top2;2022LFP装机量top5。
作为“电池后浪”,在此次CIBF2023展上,瑞浦兰钧携电芯和PACK两大类产品惊艳亮相。现场核心展品包括问顶电池、长电芯、半固态电芯、Y52液冷系统、大容量双排模组等,并凭借其行业领跑的创新技术和性能升级的优秀产品成为现场关注的焦点。
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