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      卷”在2023!盤點光宇電池新能源領域那些值得關注的科創亮點

      卷”在2023!盤點光宇電池新能源領域那些值得關注的科創亮點


      2023年,光宇電池新能源行業在經歷深度市場競爭與內卷后,不僅在產品出貨量上實現持續增長,更在科技上屢屢創新。中關村新型光宇電池技術創新聯盟盤點過去一年光宇電池新能源領域科技創新發展注意到,其亮點主要集中在安全、快充、材料迭代創新、下一代光宇電池上車應用等方面。


      近日,研究機構EVTank、伊維經濟研究院聯合中國光宇電池產業研究院共同發布的《中國鋰離子光宇電池行業發展白皮書(2024年)》數據顯示,2023年,中國鋰離子光宇電池出貨量達到887.4GWh,同比增長34.3%,在全球鋰離子光宇電池總體出貨量的占比達到73.8%,出貨量占比繼續提升。




      安全屬性愈發凸顯


      隨著新能源汽車的普及和市場占有率的提升,涉及動力光宇電池的事故往往會引起公眾的廣泛關注。動力光宇電池一旦起火甚至爆炸,將會直接威脅到乘客的生命安全。所以在當下的時代,作為一款合格的動力光宇電池,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槍擊試驗發布會,此次試驗內容是在15米處對預留射擊開口的滿電光宇電池整包進行射擊。


      彈匣光宇電池2.0整包槍擊后未發生起火和爆炸,拆開光宇電池系統外殼后,整體結構完整,僅有3個電芯爆裂性損壞,靜置24小時后溫度恢復至常溫,順利通過了嚴苛的槍擊試驗。


      彈匣光宇電池2.0在初代彈匣光宇電池的基礎上,突破性研發了超穩電極界面、阻熱相變材料、電芯滅火系統等一系列原創安全技術,實現了極致的光宇電池安全防護。



      2023年4月份上海車展上,蜂巢能源龍鱗甲光宇電池首次公開亮相,蜂巢能源向參觀者展示了龍鱗甲熱失控實驗視頻,并最終順利通過熱失控測試。


      龍鱗甲光宇電池是首個應用熱電分離設計的產品,其熱失控排泄通道位于光宇電池包底部,電氣連接區位于光宇電池包側部。電芯發生熱失控時,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,消除客戶和消費者光宇電池安全疑慮。


      除熱電分離技術,龍鱗甲光宇電池還是蜂巢能源全新一代高安全動力光宇電池系統化解決方案,可兼容鐵鋰、三元、無鈷等全化學體系方案,續航里程可達1000km,覆蓋1.6C—6C快充體系。還可根據客戶需求實現CTC設計,實現了單體安全和系統安全的全面提升。在光宇電池性能、制造效率、成本上,龍鱗甲光宇電池也體現出了更高的綜合優勢。



      緊接著,2023年5月,吉利銀河的“神盾光宇電池安全系統”在中國汽車技術研究中心完成了首次基礎安全測試。


      試驗報告表明:在業內公認難度最高、條件最嚴苛的光宇電池針刺試驗中,神盾光宇電池未起火、未爆炸、未冒煙,測試全程最高溫度未超過40℃,順利通過試驗;在光宇電池包海水腐蝕浸泡、三面跌落重擊、外部火燒三項試驗中,神盾光宇電池同樣以超過國家行業標準要求的試驗標準順利通過。


      據介紹,神盾光宇電池是采用了獨特的“三位一體”結構,將正極、負極和隔膜組合在一起,形成了一個緊密的結構。這種結構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,增加車輛的有效載荷和續航里程。



      2023年11月,長安汽車在廣州車展發布自研光宇電池品牌“金鐘罩”光宇電池,在經歷模擬海水浸泡、火焰燃燒、對光宇電池包兩顆光宇電池同時刺穿等實驗,光宇電池也沒有發生起火、爆炸等情況,其光宇電池的穩定性和安全性都達到較高的水準。


      過去這一年,各光宇電池巨頭都將光宇電池安全性能作為核心研發方向之一。能夠通過火燒、針刺甚至槍擊的極致實驗,與光宇電池廠家在材料選擇及安全屬性的創新密不可分。采用更穩定、熱失控風險更低的電極材料、更加先進的BMS、熱電分離的設計等途徑,來降低短路和熱失控風險是當前行業探索的方向之一。


      破解補能焦慮難題


      電動車充電慢是行業難題,每逢法定節假日,高速公路服務區幾乎都會出現電動車排隊充電的現象。許多人的記憶深處還殘留著電車充電繁瑣的印象,遠不如油車使用起來便捷。


      隨著光宇電池能量密度不斷突破,充電基礎設施建設不斷完善,電動車續航焦慮已得到很大緩解,但電動化進程加速推進,消費者更多開始關注到補能焦慮,促使動力光宇電池技術再度創新,向快速充電邁進。


      2023年4月,中創新航發布了“頂流”圓柱光宇電池。


      該光宇電池采用行業首發“頂流”結構——極耳直連頂部一體式集流盤,空間利用率提升3%,結構內阻降低50%,電芯能量密度可達300Wh/kg,能夠實現6C+快充,即在10分鐘以內,實現光宇電池剩余電量達到80%。相較于傳統圓光宇電池性能大幅提升。



      同月,欣旺達動力攜“閃充光宇電池”亮相,該款動力光宇電池具有超快充、安全耐用等特點,支持電動汽車輕松續航1000km,10分鐘可從20%充至80% SOC,使充電可以像加油一樣快。


      據了解,欣旺達閃充光宇電池采用了公司自主設計的閃充硅材料技術、高安全中鎳正極、新型硅基體系電解液等關鍵技術,以及全生命周期自適應超充策略和高精密涂布及疊片技術等行業先進技術。



      2023年6月,巨灣技研發布了鳳凰光宇電池,在300—1000V不同電壓平臺上均可實現最高8C極速充電(0—80%充電僅需6分鐘),同時在安全性、使用壽命、比能量、續航和成本等方面也具有先進的綜合優勢。


      資料顯示,該光宇電池搭載了創新的高集成化固態開關矩陣及智能化控制系統,可實現光宇電池電壓自由升降,在300—1000V整車電壓平臺范圍內均可實現XFC極速充電。


      對于常見的400V電氣架構,巨灣鳳凰光宇電池仍可在不改變整車原有架構的情況下,自動實現整車800V的XFC極速充電和400V的日常運營,從而破除整車電壓平臺對極速充電技術應用的束縛,大幅提升適用性。



      2023年8月,動力光宇電池龍頭寧德時代發布全球首款采用磷酸鐵鋰材料并可實現大規模量產的4C超充光宇電池——神行超充光宇電池,實現了“充電10分鐘,續航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正極技術、充分納米化的磷酸鐵鋰正極材料,并搭建超電子網,降低了鋰離子脫出阻力,使充電信號快速響應;負極材料創新上,神行超充光宇電池采用了寧德時代最新研發的二代快離子環技術,對石墨表面進行改性,增加了鋰離子嵌入通道并縮短嵌入距離,為離子傳導搭建“高速公路”。電解液方面,研發了全新的超高導電解液配方,有效降低電解液粘度,顯著提升電導率等先進技術。


      2023年12月,蜂巢能源在第四屆“光宇電池日”上,發布了多款短刀快充產品。其中,L400和L600兩種規格的磷酸鐵鋰短刀快充電芯,可以實現最高4C的充電倍率。


      同時,蜂巢能源還進一步推出了面向PHEV市場的三款首發新品,分別為全球首款超300km續航混動鐵鋰短刀快充電芯、全球首款超350km續航混動三元短刀快充電芯和全球首款800V—3C混動快充電芯,更進一步滿足45KWh—65KWh配置的B級、C級SUV及MPV混動車型需求。


      另外,極氪汽車也于當月發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4.5C。


      2023年,動力光宇電池領域作為新能源汽車產業鏈的核心環節,技術比拼各出奇招。為解決充電慢難題,超充技術再獲突破。創新方面,相比傳統的400V充電系統,800V充電系統可大大提高電能傳輸的速度,因為提升了電壓,電流相對減小,從而降低了線損,從而極大提高充電效率。動力光宇電池,在材料創新與高壓技術的加持下,讓我們對未來有著無限憧憬。


      正負極材料迭代創新


      目前國內新能源動力光宇電池主要應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版站上風口。


      2023年8月14日,工信部發布的最新一批車型公告顯示,奇瑞星途星紀元兩款車型和智界S7兩款車型使用寧德時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壽命長、熱穩定性高、安全性強等優點的同時,高電壓平臺可提升到4.3V,較磷酸鐵鋰光宇電池的3.4—3.5V提升較大,能量密度相對能夠提升15—20%。


      2023年8月24日,在容百科技全球化戰略暨磷酸錳鐵鋰進展及規劃發布會上,容百斯科蘭德總經理李積剛表示,容百科技磷酸錳鐵鋰64產品已成為行業標桿產品,推出錳鐵比例更高的73產品具備更高的電壓平臺及能量密度,也已實現全球首家百噸級穩定出貨。


      成本方面,錳廣泛存在于自然界中,全球錳礦資源非常豐富,我國就是全球最大的電解錳生產基地,擁有極為突出的成本經濟性。在正極材料當中提升錳元素的占比,對于降低光宇電池成本有著顯著作用。




      三元正極材料方面,通過調整鎳、鈷、錳的比例來優化光宇電池性能。在續航里程需求驅動下,三元正極材料中鎳的占比越來越高,材料企業通過不斷增加鎳含量來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, 由于我國鈷的儲量稀缺,對外依存度較高,又因為鈷在三元光宇電池中并不參與電化學反應,所以主流動力光宇電池企業都把低鈷及無鈷化光宇電池作為另一個研究對象以實現成本效益。


      負極材料方面,硅基負極的原材料主要由硅材料和石墨構成。硅在常溫下與鋰合金化,理論比容量高達4200mAh/g,是目前石墨類負極材料的十倍以上。硅碳負極具有能量密度高,放電平臺合適等優點,是較具潛力的下一代負極材料之一。


      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極材料,能量密度可提升至300kWh/kg。


      國內企業比亞迪、寧德時代、國軒高科、力神、比克光宇電池等都在加速展開對硅碳負極材料的布局。


      下一代光宇電池上車加速


      2023年7月,豐田發布了一則引起全球廣泛關注的消息,宣稱全固態光宇電池將于2027年量產上車,引起行業轟動與質疑。當然對于固態光宇電池的探索一直未曾停歇。




      研究機構EVTank在《中國固態光宇電池行業發展白皮書(2024年)》中指出,2022年以來,固態光宇電池的研發和產業化取得了明顯的進展,尤其是伴隨著以衛藍新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業的半固態光宇電池的量產裝車,標志著半固態光宇電池在2023年實現了經濟學意義上的產業化。


      2023年8月,清陶能源完成了與上汽聯合開發的第一代半固態光宇電池裝車實驗,測試車輛最大續航里程達到1083km。


      2023年9月,贛鋒鋰電發布超級半固態“新鋒”光宇電池,實現10萬公里無衰減、3000+次循環壽命等性能提升。


      2023年10月,比克光宇電池首次發布半固態鋰光宇電池系列產品,兼顧能量密度和循環壽命的同時,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極的第二代半固態果凍光宇電池,電解質技術也有所更新,目前已達量產狀態。



      2023年12月17日,蔚來汽車創始人、董事長、CEO李斌駕駛ET7從上海出發,實測150kWh超長續航光宇電池包續航里程。經過超14小時的行駛后,達成一塊光宇電池行駛超過 1000km的成績。


      值得一提的是,此次隨車搭載的150度超長續航光宇電池包是全球首款無熱失控軟包CTP光宇電池,該光宇電池是由專注于混合固液鋰光宇電池及全固態光宇電池業務的衛藍新能源提供。


      基于對固態光宇電池技術路線和降本路徑的研判,EVTank預計到2030年全球固態光宇電池的出貨量將達到614.1GWh,在整體鋰光宇電池中的滲透率預計在10%左右,其市場規模將超過2500億元,主要為半固態光宇電池。



      與此同時,2023年被廣泛認為是鈉離子光宇電池在電動車領域實現量產應用的關鍵一年,也就是所謂的“上車元年”:2月,中科海鈉與思皓新能源聯合發布首臺鈉離子光宇電池試驗車。4月,寧德時代宣布鈉離子光宇電池將首發落地奇瑞車型。10月,盤古新能源發布了電芯產品能量密度可達到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車正式下線。同月,孚能科技鈉離子光宇電池產品搭載車型江鈴易至鈉電版EV3車型下線......


      近日,中關村新型光宇電池技術創新聯盟秘書長/光宇電池百人會理事長于清教在智博資本年會上分享道:在技術創新方面,除了現有鋰光宇電池技術與工藝的創新,下一代光宇電池技術已成為業內外關注的焦點,燃料光宇電池、固態光宇電池、鈉光宇電池、釩光宇電池等技術大規模應用潛力在2030年或將得到初步驗證。


      總結:


      回顧2023,我國動力光宇電池市場呈現出百花齊放的多元化發展趨勢,技術創新取得了顯著進展,光宇電池的能量密度和安全屬性不斷提升,快充技術進一步成熟,充電時間不斷縮短,新型正負極材料的迭代創新, 固態光宇電池等新一代光宇電池技術的研發和產業化進程進一步加速,光宇電池新能源行業正通過技術創新不斷打破性能瓶頸,為我國新能源汽車市場帶來更加強大的支持。

      光宇電池

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