LFP能量密度高达220Wh/kg,捷威动力高性能电池“打法”
发布时间:2023-05-16 14:00:00
关键词:动力电池

  今年4月,捷威动力盐城二期4GWh动力电池项目投产,盐城基地产能已达到6.5GWh。与此同时,捷威动力长兴基地一期将于今年下半年投产,捷威动力其它基地正在紧锣密鼓地规划中。

  捷威动力电池产能快速推进的背后一则是其来自国内外车企、储能客户的订单正快速增长;二是经过多年技术沉淀,捷威动力技术、产品矩阵逐渐成熟,亟待将先进、前沿技术落地,满足不同客户场景需求;第三是捷威动力“JEVE精益体系”智能制造工厂的快速落地及复制能力。

  过去多年,捷威动力在产能布局上一直稳扎稳打,产能规模相对其它头部企业较小,但一直都处于饱和生产状态。但是,进入2022年以后,捷威动力也开始从产能、技术、产品、市场等多维发起“攻势”。

LFP能量密度高达220Wh/kg,捷威动力高性能电池“打法”

  “捷威动力过去一直坚守初心,没有落后的产能包袱,相较于其它企业有产能后发优势,但这句话前面还有一句话,就是我们有技术先发优势。”捷威动力研究院院长马华在接受电池中国专访时表示,捷威动力当前积极推进产能和智能工厂建设,都是建立在深厚技术积累的基础上,根据客户、市场需求进行布局。

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LFP能量密度达到220Wh/kg

第二代半固态电池能量密度超350Wh/kg

  “十年磨一剑”用来形容捷威动力的技术积淀再恰当不过。成立于2009年的捷威动力,在两年之前都非常低调。然而,进入2022年以来,公司在技术、订单等方面消息不断。

  在刚刚举行的第十五届国际电池技术交流会/展览会(CIBF2023)上,捷威动力亮相展出了第一代、第二代半固态电池,能量密度高达220Wh/kg的磷酸铁锂(LFP)电池,体积能量密度达555Wh/L的磷酸锰铁锂锰基电池,以及钠离子电池。

  据马华介绍,捷威动力没有落后产能对新技术和新工艺的约束,在新产品开发过程中,研发团队可以更加聚焦到新技术的开发和产品性能提升上,公司也鼓励技术团队大胆创新,应用新思路解决电芯瓶颈问题。

  捷威动力是国内较早一批推出半固态电池的企业。目前其第一代半固态电池,通过构筑高稳定性电极界面和固态电解质阻隔层,在不降低电池性能前提下极大提升电池安全性,电池能量密度达到300Wh/kg,在满电状态下可通过3mm贯穿针刺测试,且具备25分钟快充能力和2000次以上长循环特性。电池工艺与现有产线高度兼容,可实现快速量产转化,装车验证在即。

  据马华透露,捷威动力第二代半固态电池能量密度超过350Wh/kg,将应用固研先进电池联合实验室开发的新型快离子导体电解质,电池性能进一步提升。同时,第三代半固态电池能量密度可达到500Wh/kg,现已完成原型产品构建。

  此外,捷威动力正加码与材料企业合作,推动半固态电池产业化。在CIBF现场,捷威动力与南木纳米签署战略合作协议,双方就锂离子电池固态电解质材料的供应达成战略合作,并将就新能源汽车半固态电池产业发展持续深化研究。

  在动力电池应用分会与电池中国网主办的第四届新能源汽车及动力电池(CIBF2023 深圳)国际交流会上,马华发表了题为《高性能动力电池发展趋势和挑战》的报告分享,详细阐述了捷威动力从正极到负极,再到电解液,捷威动力不断进行创新研究,开发高性能动力电池的思路。

  正极方面,通过在高镍三元表面包覆高热稳定性材料,如固态电解质、纳米级的磷酸锰铁锂或者是磷酸铁锂,以提升电极体系的热稳定性。

  负极方面,捷威动力通过材料端预锂化、碳包覆等手段,在电极内通过导电网络的优化,以及多种粘结剂复合的使用等方式来解决硅系材料痛点。

  电解液方面,通过调控界面来优化电池的特性。

  在高电压电解液的设计上,通过溶剂优化和添加剂的调整来开发高电压电解液,使它的电压上限得到明显的提升,高温循环可以达到1500次。

  事实上,基于上述思路和逻辑,除了高镍三元,捷威动力也在不断拔高磷酸铁锂、磷酸锰铁锂能量密度和性能上限。

  例如磷酸铁方面,在电极的优化上,特别是高负载的复合电极,捷威动力通过不同配方的调整,以及电极结构的优化、复合导电网络的构建,大幅提升磷酸铁锂正极的涂覆量,能量密度可达到220Wh/kg,零下20℃可达到80%以上的容量保持率,循环超过3000次。

  磷酸锰铁锂方面,能量密度已经做到200-250Wh/kg,25C放电容量保持率90%,零下30℃放电容量保持率82%,常温循环次数超过3000次,同时具备比较好的安全特性。

  钠离子电池方面,能量密度已达135Wh/kg,低温性能优异,在零下30℃下放电容量保持率在80%以上。据马华介绍,捷威动力钠离子开发针对不同的应用领域需求开展不同技术路线的开发和探索。动力领域,主要采用层状氧化物和硬碳体系;储能领域,主要在开发基于聚阴离子的材料体系,“安全性方面我们也做了大量的验证工作。”

  马华表示,高性能电池开发设计是一个系统工程,从材料、到电池设计、到制造工艺、装备技术等,每一项都不可或缺,而且都是相互联系,相辅相成的,材料的化学和电化学属性影响着电池的大部分性能,但每一个材料都无法单独发挥性能,只有将电芯中的几十种材料进行合理的匹配,并结合电化学原理,电极设计、孔隙结构调控,界面优化等电池技术,才能得到一款好的电池产品。

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已开发出全新尺寸、容量360Ah储能专用电芯

  作为清洁能源的关键载体,电力系统的关键基础设施,储能电池已经成为各家研发、布局的重点。捷威动力坚持“动力+储能”双轮驱动战略,在储能电池技术领域也早已布局。

  在本次CIBF上,捷威动力还展出了具有高安全、高能量、高效能、长寿命等优势,容量高达360Ah,能量密度可做到180Wh/kg,循环寿命12000+,能量效率高达95%的电力储能专用电芯。

  马华向电池中国透露,360Ah储能电芯区别于传统的280Ah储能电池尺寸,是捷威动力基于应用场景,进行合理结构分析,最终确定的一款专门适合电力储能应用场景的产品,能量密度、效率、循环等更有竞争力,可满足目前和下一代市场需求。

  此外,在储能产品系列,捷威动力布局了280Ah、305Ah、380Ah等储能专用电芯产品,目标是完成对发电侧、电网侧、用户侧等全场景的产品覆盖。

稿件来源: 电池中国网
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