卷”在2023！盤(pán)點(diǎn)光宇電池新能源領(lǐng)域那些值得關(guān)注的科創(chuàng)亮點(diǎn)
卷”在2023！盤(pán)點(diǎn)光宇電池新能源領(lǐng)域那些值得關(guān)注的科創(chuàng)亮點(diǎn)
2023年，光宇電池新能源行業(yè)在經(jīng)歷深度市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與內(nèi)卷后，不僅在產(chǎn)品出貨量上實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)，更在科技上屢屢創(chuàng)新。中關(guān)村新型光宇電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟盤(pán)點(diǎn)過(guò)去一年光宇電池新能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新發(fā)展注意到，其亮點(diǎn)主要集中在安全、快充、材料迭代創(chuàng)新、下一代光宇電池上車(chē)應(yīng)用等方面。
近日，研究機(jī)構(gòu)EVTank、伊維經(jīng)濟(jì)研究院聯(lián)合中國(guó)光宇電池產(chǎn)業(yè)研究院共同發(fā)布的《中國(guó)鋰離子光宇電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2024年）》數(shù)據(jù)顯示，2023年，中國(guó)鋰離子光宇電池出貨量達(dá)到887.4GWh，同比增長(zhǎng)34.3%，在全球鋰離子光宇電池總體出貨量的占比達(dá)到73.8%，出貨量占比繼續(xù)提升。
安全屬性愈發(fā)凸顯
隨著新能源汽車(chē)的普及和市場(chǎng)占有率的提升，涉及動(dòng)力光宇電池的事故往往會(huì)引起公眾的廣泛關(guān)注。動(dòng)力光宇電池一旦起火甚至爆炸，將會(huì)直接威脅到乘客的生命安全。所以在當(dāng)下的時(shí)代，作為一款合格的動(dòng)力光宇電池，其安全屬性往往是人們首要考慮的因素。
2023年3月，廣汽埃安舉行了彈匣光宇電池2.0槍擊試驗(yàn)發(fā)布會(huì)，此次試驗(yàn)內(nèi)容是在15米處對(duì)預(yù)留射擊開(kāi)口的滿電光宇電池整包進(jìn)行射擊。
彈匣光宇電池2.0整包槍擊后未發(fā)生起火和爆炸，拆開(kāi)光宇電池系統(tǒng)外殼后，整體結(jié)構(gòu)完整，僅有3個(gè)電芯爆裂性損壞，靜置24小時(shí)后溫度恢復(fù)至常溫，順利通過(guò)了嚴(yán)苛的槍擊試驗(yàn)。
彈匣光宇電池2.0在初代彈匣光宇電池的基礎(chǔ)上，突破性研發(fā)了超穩(wěn)電極界面、阻熱相變材料、電芯滅火系統(tǒng)等一系列原創(chuàng)安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了極致的光宇電池安全防護(hù)。
2023年4月份上海車(chē)展上，蜂巢能源龍鱗甲光宇電池首次公開(kāi)亮相，蜂巢能源向參觀者展示了龍鱗甲熱失控實(shí)驗(yàn)視頻，并最終順利通過(guò)熱失控測(cè)試。
龍鱗甲光宇電池是首個(gè)應(yīng)用熱電分離設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其熱失控排泄通道位于光宇電池包底部，電氣連接區(qū)位于光宇電池包側(cè)部。電芯發(fā)生熱失控時(shí)，高溫氣液混合物以最短路徑沿著排泄通道迅速排出，完美解決了熱失控難題，消除客戶和消費(fèi)者光宇電池安全疑慮。
除熱電分離技術(shù)，龍鱗甲光宇電池還是蜂巢能源全新一代高安全動(dòng)力光宇電池系統(tǒng)化解決方案，可兼容鐵鋰、三元、無(wú)鈷等全化學(xué)體系方案，續(xù)航里程可達(dá)1000km，覆蓋1.6C—6C快充體系。還可根據(jù)客戶需求實(shí)現(xiàn)CTC設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了單體安全和系統(tǒng)安全的全面提升。在光宇電池性能、制造效率、成本上，龍鱗甲光宇電池也體現(xiàn)出了更高的綜合優(yōu)勢(shì)。
緊接著，2023年5月，吉利銀河的“神盾光宇電池安全系統(tǒng)”在中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心完成了首次基礎(chǔ)安全測(cè)試。
試驗(yàn)報(bào)告表明：在業(yè)內(nèi)公認(rèn)難度最高、條件最嚴(yán)苛的光宇電池針刺試驗(yàn)中，神盾光宇電池未起火、未爆炸、未冒煙，測(cè)試全程最高溫度未超過(guò)40℃，順利通過(guò)試驗(yàn)；在光宇電池包海水腐蝕浸泡、三面跌落重?fù)�、外部火燒三�?xiàng)試驗(yàn)中，神盾光宇電池同樣以超過(guò)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)順利通過(guò)。
據(jù)介紹，神盾光宇電池是采用了獨(dú)特的“三位一體”結(jié)構(gòu)，將正極、負(fù)極和隔膜組合在一起，形成了一個(gè)緊密的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅可以提高光宇電池的能量密度和安全性，還可以減少光宇電池的重量和體積，增加車(chē)輛的有效載荷和續(xù)航里程。
2023年11月，長(zhǎng)安汽車(chē)在廣州車(chē)展發(fā)布自研光宇電池品牌“金鐘罩”光宇電池，在經(jīng)歷模擬海水浸泡、火焰燃燒、對(duì)光宇電池包兩顆光宇電池同時(shí)刺穿等實(shí)驗(yàn)，光宇電池也沒(méi)有發(fā)生起火、爆炸等情況，其光宇電池的穩(wěn)定性和安全性都達(dá)到較高的水準(zhǔn)。
過(guò)去這一年，各光宇電池巨頭都將光宇電池安全性能作為核心研發(fā)方向之一。能夠通過(guò)火燒、針刺甚至槍擊的極致實(shí)驗(yàn)，與光宇電池廠家在材料選擇及安全屬性的創(chuàng)新密不可分。采用更穩(wěn)定、熱失控風(fēng)險(xiǎn)更低的電極材料、更加先進(jìn)的BMS、熱電分離的設(shè)計(jì)等途徑，來(lái)降低短路和熱失控風(fēng)險(xiǎn)是當(dāng)前行業(yè)探索的方向之一。
破解補(bǔ)能焦慮難題
電動(dòng)車(chē)充電慢是行業(yè)難題，每逢法定節(jié)假日，高速公路服務(wù)區(qū)幾乎都會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)車(chē)排隊(duì)充電的現(xiàn)象。許多人的記憶深處還殘留著電車(chē)充電繁瑣的印象，遠(yuǎn)不如油車(chē)使用起來(lái)便捷。
隨著光宇電池能量密度不斷突破，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航焦慮已得到很大緩解，但電動(dòng)化進(jìn)程加速推進(jìn)，消費(fèi)者更多開(kāi)始關(guān)注到補(bǔ)能焦慮，促使動(dòng)力光宇電池技術(shù)再度創(chuàng)新，向快速充電邁進(jìn)。
2023年4月，中創(chuàng)新航發(fā)布了“頂流”圓柱光宇電池。
該光宇電池采用行業(yè)首發(fā)“頂流”結(jié)構(gòu)——極耳直連頂部一體式集流盤(pán)，空間利用率提升3%，結(jié)構(gòu)內(nèi)阻降低50%，電芯能量密度可達(dá)300Wh/kg，能夠?qū)崿F(xiàn)6C+快充，即在10分鐘以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)光宇電池剩余電量達(dá)到80%。相較于傳統(tǒng)圓光宇電池性能大幅提升。
同月，欣旺達(dá)動(dòng)力攜“閃充光宇電池”亮相，該款動(dòng)力光宇電池具有超快充、安全耐用等特點(diǎn)，支持電動(dòng)汽車(chē)輕松續(xù)航1000km，10分鐘可從20%充至80% SOC，使充電可以像加油一樣快。
據(jù)了解，欣旺達(dá)閃充光宇電池采用了公司自主設(shè)計(jì)的閃充硅材料技術(shù)、高安全中鎳正極、新型硅基體系電解液等關(guān)鍵技術(shù)，以及全生命周期自適應(yīng)超充策略和高精密涂布及疊片技術(shù)等行業(yè)先進(jìn)技術(shù)。
2023年6月，巨灣技研發(fā)布了鳳凰光宇電池，在300—1000V不同電壓平臺(tái)上均可實(shí)現(xiàn)最高8C極速充電（0—80%充電僅需6分鐘），同時(shí)在安全性、使用壽命、比能量、續(xù)航和成本等方面也具有先進(jìn)的綜合優(yōu)勢(shì)。
資料顯示，該光宇電池搭載了創(chuàng)新的高集成化固態(tài)開(kāi)關(guān)矩陣及智能化控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)光宇電池電壓自由升降，在300—1000V整車(chē)電壓平臺(tái)范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)XFC極速充電。
對(duì)于常見(jiàn)的400V電氣架構(gòu)，巨灣鳳凰光宇電池仍可在不改變整車(chē)原有架構(gòu)的情況下，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整車(chē)800V的XFC極速充電和400V的日常運(yùn)營(yíng)，從而破除整車(chē)電壓平臺(tái)對(duì)極速充電技術(shù)應(yīng)用的束縛，大幅提升適用性。
2023年8月，動(dòng)力光宇電池龍頭寧德時(shí)代發(fā)布全球首款采用磷酸鐵鋰材料并可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的4C超充光宇電池——神行超充光宇電池，實(shí)現(xiàn)了“充電10分鐘，續(xù)航400km”的超快充速度。
材料方面，神行超充光宇電池采用超電子網(wǎng)正極技術(shù)、充分納米化的磷酸鐵鋰正極材料，并搭建超電子網(wǎng)，降低了鋰離子脫出阻力，使充電信號(hào)快速響應(yīng)；負(fù)極材料創(chuàng)新上，神行超充光宇電池采用了寧德時(shí)代最新研發(fā)的二代快離子環(huán)技術(shù)，對(duì)石墨表面進(jìn)行改性，增加了鋰離子嵌入通道并縮短嵌入距離，為離子傳導(dǎo)搭建“高速公路”。電解液方面，研發(fā)了全新的超高導(dǎo)電解液配方，有效降低電解液粘度，顯著提升電導(dǎo)率等先進(jìn)技術(shù)。
2023年12月，蜂巢能源在第四屆“光宇電池日”上，發(fā)布了多款短刀快充產(chǎn)品。其中，L400和L600兩種規(guī)格的磷酸鐵鋰短刀快充電芯，可以實(shí)現(xiàn)最高4C的充電倍率。
同時(shí)，蜂巢能源還進(jìn)一步推出了面向PHEV市場(chǎng)的三款首發(fā)新品，分別為全球首款超300km續(xù)航混動(dòng)鐵鋰短刀快充電芯、全球首款超350km續(xù)航混動(dòng)三元短刀快充電芯和全球首款800V—3C混動(dòng)快充電芯，更進(jìn)一步滿足45KWh—65KWh配置的B級(jí)、C級(jí)SUV及MPV混動(dòng)車(chē)型需求。
另外，極氪汽車(chē)也于當(dāng)月發(fā)布了首款全棧自研的金磚光宇電池，該光宇電池也采用了800V磷酸鐵鋰光宇電池，最高充電倍率達(dá)4.5C。
2023年，動(dòng)力光宇電池領(lǐng)域作為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，技術(shù)比拼各出奇招。為解決充電慢難題，超充技術(shù)再獲突破。創(chuàng)新方面，相比傳統(tǒng)的400V充電系統(tǒng)，800V充電系統(tǒng)可大大提高電能傳輸?shù)乃俣龋驗(yàn)樘嵘穗妷�，電流相�?duì)減小，從而降低了線損，從而極大提高充電效率。動(dòng)力光宇電池，在材料創(chuàng)新與高壓技術(shù)的加持下，讓我們對(duì)未來(lái)有著無(wú)限憧憬。
正負(fù)極材料迭代創(chuàng)新
目前國(guó)內(nèi)新能源動(dòng)力光宇電池主要應(yīng)用的是三元鋰光宇電池及磷酸鐵鋰光宇電池。隨著磷酸鐵鋰光宇電池的能量密度已接近理論上限，磷酸錳鐵鋰作為磷酸鐵鋰的升級(jí)版站上風(fēng)口。
2023年8月14日，工信部發(fā)布的最新一批車(chē)型公告顯示，奇瑞星途星紀(jì)元兩款車(chē)型和智界S7兩款車(chē)型使用寧德時(shí)代三元鋰離子和磷酸錳鐵鋰光宇電池。
性能方面，磷酸錳鐵鋰在保留磷酸鐵鋰循環(huán)壽命長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性高、安全性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，高電壓平臺(tái)可提升到4.3V，較磷酸鐵鋰光宇電池的3.4—3.5V提升較大，能量密度相對(duì)能夠提升15—20%。
2023年8月24日，在容百科技全球化戰(zhàn)略暨磷酸錳鐵鋰進(jìn)展及規(guī)劃發(fā)布會(huì)上，容百斯科蘭德總經(jīng)理李積剛表示，容百科技磷酸錳鐵鋰64產(chǎn)品已成為行業(yè)標(biāo)桿產(chǎn)品，推出錳鐵比例更高的73產(chǎn)品具備更高的電壓平臺(tái)及能量密度，也已實(shí)現(xiàn)全球首家百?lài)嵓?jí)穩(wěn)定出貨。
成本方面，錳廣泛存在于自然界中，全球錳礦資源非常豐富，我國(guó)就是全球最大的電解錳生產(chǎn)基地，擁有極為突出的成本經(jīng)濟(jì)性。在正極材料當(dāng)中提升錳元素的占比，對(duì)于降低光宇電池成本有著顯著作用。
三元正極材料方面，通過(guò)調(diào)整鎳、鈷、錳的比例來(lái)優(yōu)化光宇電池性能。在續(xù)航里程需求驅(qū)動(dòng)下，三元正極材料中鎳的占比越來(lái)越高，材料企業(yè)通過(guò)不斷增加鎳含量來(lái)提升光宇電池的能量密度，高鎳正極材料不斷變革出新。
另一方面， 由于我國(guó)鈷的儲(chǔ)量稀缺，對(duì)外依存度較高，又因?yàn)殁捲谌庥铍姵刂胁⒉粎⑴c電化學(xué)反應(yīng)，所以主流動(dòng)力光宇電池企業(yè)都把低鈷及無(wú)鈷化光宇電池作為另一個(gè)研究對(duì)象以實(shí)現(xiàn)成本效益。
負(fù)極材料方面，硅基負(fù)極的原材料主要由硅材料和石墨構(gòu)成。硅在常溫下與鋰合金化，理論比容量高達(dá)4200mAh/g，是目前石墨類(lèi)負(fù)極材料的十倍以上。硅碳負(fù)極具有能量密度高，放電平臺(tái)合適等優(yōu)點(diǎn)，是較具潛力的下一代負(fù)極材料之一。
億緯鋰能推出的4680大圓柱光宇電池，便采用了高鎳正極與硅碳負(fù)極材料，能量密度可提升至300kWh/kg。
國(guó)內(nèi)企業(yè)比亞迪、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、力神、比克光宇電池等都在加速展開(kāi)對(duì)硅碳負(fù)極材料的布局。
下一代光宇電池上車(chē)加速
2023年7月，豐田發(fā)布了一則引起全球廣泛關(guān)注的消息，宣稱(chēng)全固態(tài)光宇電池將于2027年量產(chǎn)上車(chē)，引起行業(yè)轟動(dòng)與質(zhì)疑。當(dāng)然對(duì)于固態(tài)光宇電池的探索一直未曾停歇。
研究機(jī)構(gòu)EVTank在《中國(guó)固態(tài)光宇電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2024年）》中指出，2022年以來(lái)，固態(tài)光宇電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展，尤其是伴隨著以衛(wèi)藍(lán)新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國(guó)企業(yè)的半固態(tài)光宇電池的量產(chǎn)裝車(chē)，標(biāo)志著半固態(tài)光宇電池在2023年實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的產(chǎn)業(yè)化。
2023年8月，清陶能源完成了與上汽聯(lián)合開(kāi)發(fā)的第一代半固態(tài)光宇電池裝車(chē)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試車(chē)輛最大續(xù)航里程達(dá)到1083km。
2023年9月，贛鋒鋰電發(fā)布超級(jí)半固態(tài)“新鋒”光宇電池，實(shí)現(xiàn)10萬(wàn)公里無(wú)衰減、3000+次循環(huán)壽命等性能提升。
2023年10月，比克光宇電池首次發(fā)布半固態(tài)鋰光宇電池系列產(chǎn)品，兼顧能量密度和循環(huán)壽命的同時(shí)，滿足極致安全性能。
2023年12月，蜂巢能源在第四屆光宇電池日上推出使用了高鎳正極和硅負(fù)極的第二代半固態(tài)果凍光宇電池，電解質(zhì)技術(shù)也有所更新，目前已達(dá)量產(chǎn)狀態(tài)。
2023年12月17日，蔚來(lái)汽車(chē)創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)、CEO李斌駕駛ET7從上海出發(fā)，實(shí)測(cè)150kWh超長(zhǎng)續(xù)航光宇電池包續(xù)航里程。經(jīng)過(guò)超14小時(shí)的行駛后，達(dá)成一塊光宇電池行駛超過(guò) 1000km的成績(jī)。
值得一提的是，此次隨車(chē)搭載的150度超長(zhǎng)續(xù)航光宇電池包是全球首款無(wú)熱失控軟包CTP光宇電池，該光宇電池是由專(zhuān)注于混合固液鋰光宇電池及全固態(tài)光宇電池業(yè)務(wù)的衛(wèi)藍(lán)新能源提供。
基于對(duì)固態(tài)光宇電池技術(shù)路線和降本路徑的研判，EVTank預(yù)計(jì)到2030年全球固態(tài)光宇電池的出貨量將達(dá)到614.1GWh，在整體鋰光宇電池中的滲透率預(yù)計(jì)在10%左右，其市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)2500億元，主要為半固態(tài)光宇電池。
與此同時(shí)，2023年被廣泛認(rèn)為是鈉離子光宇電池在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵一年，也就是所謂的“上車(chē)元年”：2月，中科海鈉與思皓新能源聯(lián)合發(fā)布首臺(tái)鈉離子光宇電池試驗(yàn)車(chē)。4月，寧德時(shí)代宣布鈉離子光宇電池將首發(fā)落地奇瑞車(chē)型。10月，盤(pán)古新能源發(fā)布了電芯產(chǎn)品能量密度可達(dá)到270Wh/L水平的三款鈉光宇電池。12月，江淮釔為花仙子鈉電版量產(chǎn)車(chē)正式下線。同月，孚能科技鈉離子光宇電池產(chǎn)品搭載車(chē)型江鈴易至鈉電版EV3車(chē)型下線......
近日，中關(guān)村新型光宇電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)/光宇電池百人會(huì)理事長(zhǎng)于清教在智博資本年會(huì)上分享道：在技術(shù)創(chuàng)新方面，除了現(xiàn)有鋰光宇電池技術(shù)與工藝的創(chuàng)新，下一代光宇電池技術(shù)已成為業(yè)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)，燃料光宇電池、固態(tài)光宇電池、鈉光宇電池、釩光宇電池等技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用潛力在2030年或?qū)⒌玫匠醪津?yàn)證。
總結(jié)：
回顧2023，我國(guó)動(dòng)力光宇電池市場(chǎng)呈現(xiàn)出百花齊放的多元化發(fā)展趨勢(shì)，技術(shù)創(chuàng)新取得了顯著進(jìn)展，光宇電池的能量密度和安全屬性不斷提升，快充技術(shù)進(jìn)一步成熟，充電時(shí)間不斷縮短，新型正負(fù)極材料的迭代創(chuàng)新， 固態(tài)光宇電池等新一代光宇電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程進(jìn)一步加速，光宇電池新能源行業(yè)正通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新不斷打破性能瓶頸，為我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)帶來(lái)更加強(qiáng)大的支持。
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