蜂巢能源新款无钴电芯,可实现续航880公里
发布时间:2020-05-19 10:39
关键词:蜂巢能源,无钴电芯

钴作为一种电池原料,一直是电池生产商们的一根刺,因为“钴”很重要!

钴作为三元电池的重要原料之一,主要起稳定结构的作用。在三元锂电池中,根据镍、钴、锰(NCM)三者比例的不同,从而生产出不同的型号,按照三种元素的配比可生产出532型号、622型号、811型号电池等。

但是钴也有两个缺点,一个是贵;另外一个是量少。

假设未来远期全球每年新能源汽车销售5000万辆,按照单车钴金属含量10千克测算,则钴的需求量约为50万吨量级,而目前全球钴金属年开采量不足15万吨。

由于量少价高,降低钴用量一直是动力电池进化的方向之一。因此,高镍低钴的811型号成为三元锂电池的发展趋势,国际上主流的动力电池企业如LG化学、松下电池、宁德时代都在将低钴和“无钴化”作为下一代动力电池技术的研发重点。

但是无钴化有两个难点:一是掺杂无未成对的电子自旋的特定元素,减弱电子超交换的现象,降低Li/Ni混排,提高电性能;二是掺杂M-O键能大的元素,减缓晶体在充放电过程的体积变化,稳定结构,提高循环寿命和安全性。

也有业内专家认为,目前还未有新材料可替代钴的稳定作用,只有尽可能降低钴用量,未来两三年内还无法做到完全去钴。目前,更多企业正在布局镍钴锰铝(NCMA)四元锂电池,该技术路线是在镍钴锰三元电池的材料中掺入部分铝元素,并逐渐实现低钴或无钴电池的目标,量产后成本降幅可超过30%。

然而就在昨日,5月18日,蜂巢能源发布了自己的两款新品——薄片式无钴电池,最快将于明年6月推向市场。蜂巢能源率先发布了自己的无钴产品,而宁德时代在5月11日的业绩说明会上,透露出无钴电池仍然处于研发状态。

第一款产品是基于590模组的电芯设计,容量为115Ah,电芯的能量密度达到245wh/kg,在整车端能够实现15年120万公里的质保,在2021年6月份推向市场。

115Ah电芯

第二款是L6薄片无钴长电芯,容量226Ah,这款产品正在与汽车企业合作开发,在先进的矩阵式PACK设计支持下,是全球第一款可以实现880公里的续航里程的车型,预计可以在2021年下半年实现量产。

L6薄片无钴长电芯

电池的安全性也得到了保障,在发布会现场,蜂巢能源也对电池的安全性做出了测试,将普通三元高镍动力电池和蜂巢无钴电池分别装进一个内部温度为140℃、150℃的热箱中,普通三元高镍动力电池,在140℃的热箱中,30分钟之后就开始起火了。而蜂巢无钴电池在150℃的热箱中30分钟后仍未起火。

电池如何做到无钴?

在发布会上,蜂巢能源总裁杨红新表示,在无钴材料进入实际应用的道路上,一些关键问题始终没有得到很好的解决,比如+2价镍离子占据锂离子位置,阻碍锂脱嵌,使得锂镍混排大;循环性能不理想,需要在高电压下才能够充放电。蜂巢能源改善了无钴层状材料的锂镍离子混排问题以及循环寿命问题,走到了规模化应用的阶段。

杨红新称,解决上述问题有三项技术极为关键,分别是阳离子掺杂技术、单晶技术和纳米网络化包覆。阳离子掺杂技术可以提高材料的上限电压,实现能量密度比磷酸铁锂提高40%,采用了两种化学键能更强大的元素替代钴,掺杂入材料中,通过强化学键稳定氧八面体结构。该技术减少了锂镍混排,改善了材料的稳定性,并可以在4.3-4.35伏电压下稳定工作,从而使能量密度提高,成本降低。单晶与多晶相比,具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,电芯寿命可以比多晶高镍三元高出70%。此外,蜂巢能源在无钴材料的合成过程中,采用纳米网络包覆技术,在单晶表面包覆了一层纳米氧化物,可以减少正极材料和电解液的副反应,该技术可以改善高电压下的材料循环性能。目前在中试线已完成500kg级中试,并进入吨级小批量生产阶段。

据了解,该电芯使用的是叠片设计工艺,该设计可以使无钴电芯在能量密度方面再提升5%,循环寿命上再提升10%。PACK设计方面为矩阵式,将电池包划分为两个矩阵网络,可降低PACK非增值部件的重量,可以做到80%的成组效率。

蜂巢官方透露,搭载无钴材料动力电池的电动汽车续航里程可突破800公里,相比于搭载刀片电池的电动汽车具有巨大的优势,从而彻底解决消费者的里程焦虑。因此随着蜂巢无钴电池的推出,动力电池以普通三元和磷酸铁锂为主的二元市场格局将发生巨变,无钴电池凭借着更低的成本,更高的能量密度,将在动力电池市场形成三足鼎立的新格局,为广大的消费者带来更多、更好的选择。

稿件来源: 未知
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