对于电池安全的极致追求,已经成为电池后起之秀“逆袭”的重要路径。当然,这背后需要有足够的研发能力予以支撑。
近日,电池中国受邀参观了蜂巢能源无锡全球锂电创新中心,观摩了其L短刀电池针刺测试。在满电测试中,短刀电池不起火、不冒烟,针刺点温度低于35℃。
L短刀电池针刺温度低于35℃,低于目前已公布的所有电池针刺实验温度,这意味着,蜂巢能源在电池安全方面于业内实现了一大突破。
蜂巢能源短刀电池针刺测试数据
除了针刺测试,一同参观的相关媒体还亲历了L短刀电池高温、低温、高温高湿、温度骤变、盐雾、海水浸泡、震动、机械冲击、挤压等多项国家标准、行标测试,整体下来,L短刀电池通过了系统化的安全性能测试,总体性能表现明显高于国家标准,尤其是针刺试验,不起火、无烟,针刺点最高温度在35℃以下,这一方面表明蜂巢能源短刀电池具备高安全品质;另一方面,也意味着国内电池企业在电池安全上还在不断突破,可以实现“极致安全”。
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短刀电池高性能与高安全是如何实现的?
电池中国参观了蜂巢能源无锡全球锂电创新中心电芯体系实验室,该实验室主要针对电解液等前沿材料展开研发。据实验室负责人介绍,目前实验室已经具备正负极材料匀浆涂布;电解液配置、理化性能测试、氧化电位等电化学测试;样品封装测试等各项试验能力。
据介绍,在研发短刀L电解液时,蜂巢研发人员经过反复分析测试,最终采用低粘度溶剂,以此来提高电解液在零下低温环境中的流动性和电导率,从而改善长电芯的低温充电能力,有效解决冬天续航里程骤降的问题。
同时,研发人员还在电解液里特意增加了功能添加剂,在电池首次充电的时候,能够在负极发生聚合反应,形成一层坚固的保护膜。该保护膜在高温下维持稳定不分解,使负极和电解液不发生有害反应,能够明显改善高温环境下的电池使用安全,大大提升循环寿命。
此外,短刀电池还采用了耐高温和绝缘性优异的陶瓷隔膜,在对充满电的电池进行针刺实验的情况下,最终不起火不冒烟,顺利通过行业最严苛的测试。
电池中国从现场了解到,目前蜂巢能源L短刀电池已经批量配套装车,市场应用反馈表现不俗,同时也有不少主机厂正在对接、验证这一“标准电芯”。
蜂巢能源早在年就计划向市场推出具备高兼容性、高适配性、高安全性和长寿命的标准化电池。短刀电池的推出,也即得益于此。蜂巢能源科技股份有限公司董事长杨红新表示,短刀电池将成为未来最具竞争力的代表性产品,蜂巢能源已确定将重点布局电动全域短刀化,涵盖从L-L的全尺寸短刀电池产品,覆盖从1.6-4C全域充电范围,覆盖从乘用车到储能、商用车、工程机械、非高速电车等全域使用场景,覆盖从无钴、三元到磷酸铁锂全域化学体系。
除了了解、见证蜂巢短刀电池的针刺实验,此次媒体同仁还一同参观了短刀电池的其它多项性能测试,因此媒体人员此行也是对蜂巢短刀电池产品的高安全性、高适配和高兼容等特性的一次实地调研探查。
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耗巨资率先在业内建立独立的锂电技术研发基地
蜂巢能源无锡全球锂电创新中心还有一个比较值得 以理化分析实验室为例,据蜂巢能源技术中心无锡试验部高级总监李辉介绍,该实验室目前已有40余台大型高精尖设备,拥有多达项系统化测试能力,完整覆盖材料开发、电池体系开发、电池机理及安全分析的所有测试需求。
其中,释氧温度的高低和释氧量决定了材料高温热稳定性和安全性能。为了测试材料的释氧温度,蜂巢能源采用“同步热分析仪-气相色谱-质谱联用仪”来对材料释氧进行精确分析。电池内部的工艺控制及失效分析是电池研发的核心环节,为了能深入了解短刀电池的内部机理,蜂巢能源用工业CT对短刀电池做“体检”,通过X射线观察电池内部的结构和缺陷,如对齐度、褶皱等,监测精度达到纳米级,从而实现对于电池失效机理和制造工艺控制的深入研究。
在电芯测试区,李辉介绍说,通过材料验证环节后,材料才可制作成电池样品,接着就要验证电池的电性能。电性能实验室就主要承担此项工作,如电池的容量、能量、不同荷电量下的开路电压和脉冲充放电能力,长期循环寿命、存储寿命、自放电等电性能,判断设计的电池是否达到设计要求。蜂巢能源无锡全球锂电创新中心整个电芯测试区域有1.26万个测试通道。
李辉表示,为了保证测试的准确性,蜂巢能源的电芯性能测试模拟实际使用条件,用金属夹板模拟电芯在模块或电池包内的受力情况,并且监测充放电过程中压力变化,集成了温度、电压、压力数据采集功能。此外还有三电极测试,用辅助电压通道监测正、负极对金属锂的电压影响,寻找电池极限使用条件,避免析出金属锂,保证电池使用安全。
此外,蜂巢能源还联手华为、清华大学等进行战略合作,研发推出先进的电池应用监测系统——蜂云平台,设置电池系统在线监控平台,一方面,平台可对应用蜂巢能源电池系统的车辆实时运行状态进行监测,相应的数据可用来开展后续的电池性能分析;另一方面,蜂云平台通过内短路预警、析锂预警、绝缘预警等算法模型,使用大量数据在云端进行AI模型训练并自动进行算法优化和升级,精准识别风险电池,轻微内短路可提前两个月预警,严重内短路可在热失控前数小时预警。
03
多维创新前瞻布局构建行业竞争力
在下一代电池的开发上,蜂巢能源无锡全球锂电创新中心同样展现出了其强大的研发能力,目前该中心已设立了多个前沿技术实验室。
全固态电池方面,蜂巢能源全固态电池实验室在国内率先完成20Ah级硫系全固态原型电芯的研发。该系列电芯能量密度≥Wh/kg,已顺利通过针刺、℃热箱等严苛实验。其全固态实验室现已具备固态电解质材料的公斤级自主合成,固态电解质膜连续化制备,全固态软包电芯组装以及新设备开发等自主研发能力,在获得经验积累的同时,也在有针对性地展开相关专利布局,目前已申请项专利,其中发明专利93项。
实际上,在汽车动力电池产业“大浪淘沙”之初,出身于汽车行业的杨红新,就坚定“以汽车这个大工业品的思维来思考电池,”通过对汽车全面电动化趋势的研判,以大工业思维来考虑动力电池产业发展的关键维度:产业链布局、产品标准、产品技术迭代、研发能力,还有资本问题。
在研发方面,蜂巢能源年斥巨资建立了独立的研发创新中心,目标是探索面向未来锂电产业相关的前沿技术和产品创新。涵盖锂电池的材料、设计、工艺、装备、AI智能等,拥有8大创新实验室,1个高精度高度自动化的中试基地,1个综合测试分析中心。目前,蜂巢能源落户无锡的全球锂电创新中心早已投入运营。
在产能方面,蜂巢能源自年起,就陆续在南京、遂宁、常州、湖州、盐城、上饶、马鞍山等地建设动力电池工厂和产业园园区。据了解,包括遂宁、马鞍山、上饶、南京等几个新基地年底设备将陆续进场完成安装调试,产能将迎来跃升。
在产品研发上,公司创立之初,就宣布在方形电池领域全面采用高速叠片技术、率先研发量产无钴电池、向市场推出短刀“标准电芯”,通过兼容、高适配和高安全等解决电芯大规模生产效率难题……
在资本市场,公司自年以来,已获得多轮资本参投,今年年初已在江苏证监局进行了上市辅导备案。据知情人士透露,公司目前上市工作正在稳步推进。
年,蜂巢能源动力电池装机量已位居世界前十,国内前六。秉持“因创新而前进”的理念,在进入动力电池市场之初,蜂巢能源就率先建立独立的电池技术创新研发基地,扎实筑牢公司发展根基,同时在产品、产能、资本等多个维度步步为营,应该是意在全球电动汽车大时代占据一席之地。
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