日前，在“2022中国（遂宁）国际锂电产业大会暨新能源汽车及动力电池国际交流会”的“迎接新能源汽车快充时代”主题论坛上，欣旺达电动汽车电池有限公司中央研究院副总经理梁世硕博士围绕“高比能动力电芯的挑战和开发策略”作主题演讲。

截至目前，中国新能源汽车产销量已连续七年领跑全球。在过去几年里，新能源汽车应用场景中涌现出众多品牌的动力电池，优势各异、鏖战尤酣。成立于2014年的欣旺达电动汽车电池有限公司，面对激烈的市场竞争，选择了“左手混动，右手纯电”的发展策略，全面布局交通运输、新能源等领域，并通过技术创新、精细化运营，提供有竞争力、情景化的动力电池解决方案。

发展至今，欣旺达电动汽车电池有限公司取得了令业界瞩目的丰硕成果。梁世硕介绍道，“2022年 1-9月，HEV电池装机量欣旺达排名国内第一位，动力电池装机量排名国内第五位、全球第九位。”稳坐动力电池领域头部阵营。

全球化布局方面，梁世硕表示，“欣旺达被评为全球动力电池TIER 1生产商［有资格供应超过1家跨国OEM/EV生厂商（海外市场），且年累积产能＞5GWh］，是全球9家获此殊荣的行业企业之一。”

如今的欣旺达不仅研发能力强劲，授权专利数超1200项，研发设备超3000套，研发人员超1500人，其中博士超100人；而且现已建成及在建动力电池生产基地8个，分别是广东惠州、江苏南京、江西南昌、山东枣庄、四川德阳、浙江义乌、湖北宜昌和海外基地，规划产能超500GWh。

欣旺达并不满足于现状，积极进军高比能动力电池市场。梁世硕在此次交流会上分析了高比能动力电芯市场的机遇和挑战，并分享了含金量十足的欣旺达开发策略和进展。

当前，电动汽车市场的主要焦虑包括里程、充电、保值、安全隐患四个方面。

梁世硕指出，“为缓解里程焦虑，电动汽车装电量及续航里程呈逐年增长的趋势，预计后续标杆车型装电量将达150KWh，续航超过1000km。高装电量的同时，为保持宽敞的车内空间并减少车辆总重量，高比能（高体积能量密度及高重量能量密度）电芯成为首选。”

据介绍，“在高比能电芯规划方面，欣旺达动力电池兼备高能量密度和快充性能，能量密度覆盖280Wh/kg-350Wh/kg，实现15/20/30分钟快充，系列产品都将陆续推向市场。”

梁世硕认为，“目前市场上广泛应用的是镍三元和石墨体系，要达到高比能，高镍三元和硅基是必经之路。而这两种材料在电芯循环、膨胀及安全方面带来了很大的挑战。”他从三个方面做出详细分析。

高镍正极材料的挑战：

一是Ni含量升高，结构稳定性下降，更易发生不可逆相转变，伴随晶格失氧，导致循环和安全性能恶化。二是Ni4+氧化性强，高镍材料失氧温度更低，失氧量更大，导致循环产气，安全性能恶化。三是高镍材料充放电过程中c参数变化更为剧烈，颗粒破碎加剧，导致循环和产气恶化。

硅基负极的挑战：

嵌锂过程伴随剧烈膨胀，脱锂后材料收缩，体积反复变化导致材料粉化或从集流体上脱落；同时造成界面暴露在电解液中，不断形成SEI膜，导致内阻增加，同时恶化存储和产气；脱嵌锂体积变化和体相电阻高的特性，容易造成循环过程中脱离电接触，加快容量衰减。

硅基电解液的挑战：

硅负极的膨胀使电解液很难形成稳定SEI膜；高含量FEC与锂盐相互促进分解，生成HF，破坏正负极界面、腐蚀活性材料颗粒；匹配高电压三元正极或高镍正极时，界面氧化性强催化电解液分解；应用方面，常规电解液添加剂一般会使电池的DCR增长，从而不利于快充性能。

针对以上挑战，欣旺达提出他们的开发策略。

高镍材料开发上：梁世硕表示，“一方面，由团队自主开发的机器学习力场势函数，实现材料精确计算，针对高镍体系，计算了近30种掺杂元素的影响，结合Li/Ni交换能等多纬度计算结果，优选出了提升材料循环寿命和安全性能的最优掺杂元素。”

另一方面，体相均匀掺杂工艺和晶面取向调控也是高镍材料开发的重点和难点。“提升制作工艺，调控前驱体晶须形貌和烧结，减少失氧，缓解颗粒开裂，进而提升循环性能和安全性能。”

氧化硅材料探索上：梁世硕表示，通过仿真计算，调控氧含量材料体积膨胀可降低一半。此外，通过调控硅酸盐相、掺杂技术，使快充性能明显提升。

电解液改善策略上：调配并使用的硅负极成膜添加剂、除酸添加剂、耐氧化溶剂、新型成膜添加剂成功解决SEI膜、HF腐蚀、改善产气、耐压性、相容性等问题。提高了电解液循环能力和存储能力。

以欣旺达300Wh/kg高比能电芯为例，已具备长寿命、低循环膨胀率、高安全可靠性、模组无热扩散等优势。梁世硕介绍道，“在三亚市实际运行工况下，欣旺达高比能电芯服务寿命可达8年且16万公里质保寿命SOH_均值为：82.33%，满足80%的能量保值率要求。同时，电芯EOL满电膨胀率及满电膨胀力值均显著低于客户要求，实现低循环膨胀率。在60 ℃ 极端自然环境下对电芯进行外短路、过充、雨淋、电击测试：不起火、不冒烟、不漏液；浅表针刺和暴力撞击测试：只漏液，不起火、不冒烟。说明该电池具有极高的安全可靠性！”

欣旺达高比能电芯电池模组是当前市场上最安全的电池模组之一。通过先进的热阻断材料、液冷工艺和模组设计，欣旺达高比能电芯成功实现电芯之间热阻隔，减少电芯间异常反应对临近电芯的影响，有效提高电池模组维修和使用的经济性。

同时，通过优异的模组设计，提高电芯冷却性能和阻隔电芯间的异常热量传导，实现电芯不起火、不传烧，从而实现经济实惠、安全耐用的产品开发目标。

产业布局方面，梁世硕表示，“欣旺达将坚持混合动力和纯电动力电池并重的发展策略，助力交通运输领域等双碳目标的达成。”

产品矩阵中，据梁世硕介绍，“欣旺达HEV电池产品，已具备最高100C高倍率放电能力，50000次循环寿命，以及高安全可靠性，目前已向雷诺、日产批量供货，与85%国内主流车企形成合作，海外定点企业也达11家，包括德国大众集团。”

超级快充电池产品，已实现充电五分钟续航200km的能力，目前小批量量产，合作车企有9家，批量化市场应用行业领先。

此外，欣旺达ESS 磷酸铁锂电芯实现6000-16000次循环寿命，已向国内外顶级储能客户批量化交付。高比能BEV三元电芯，正在开发280Wh/kg-350Wh/kg电芯，将满足国内外客户长续航高端车型需求。