經過十多年的快速發展,目前動力鋰電池走到了十字路口.一方面,新能源汽車對動力鋰電池的需求相當巨大;另一方面,動力鋰電池面臨著補貼退坡、“白名單”取消、安全事故頻發等一系列挑戰,動力電池產業鏈急需形成更加緊密的合作.

7月10日,主題為“突破?變革電動汽車發展安全之道”的“首屆中國國際電動汽車安全技術創新大會”在河北保定召開.

會上,中國化學與物理電源行業協會秘書長劉彥龍、中關村新型電池技術創新聯盟秘書長于清教、真鋰研究創始人墨珂、蜂巢能源總經理楊紅新、副總經理饒忠儒、工藝設備總監金正賢等共同發布了《中國車規級動力高速疊片電池發展白皮書》.這是全球首部疊片電池應用白皮書,全面梳理了動力電池的發展歷程和技術特征,為車規級動力電池指明了未來發展的安全之道,有助于推動新一輪動力電池工藝技術革新.

據悉,本屆大會由中國汽車工業協會(CAAM)、國際自動機工程師學會(SAEInternational)主辦,蜂巢能源科技有限公司、長城汽車股份有限公司承辦.來自中科院、中國工程院、美國國家實驗室、清華大學、韓國成均館大學以及近百家國際/國內知名主機廠、零部件供應商、電池及系統知名企業的行業專家以及新華社、中新社、網易、搜狐等媒體共計400余人,共同見證這一歷史性的里程碑時刻.

全球第一部疊片電池應用白皮書誕生

我國動力鋰電池的發展,起步于21世紀.2008年北京奧運會的50輛鋰離子電池大巴,開鋰離子電池產業化的先河.

經過十多年的快速發展,目前動力鋰電池走到了十字路口.一方面,新能源汽車對動力鋰電池的需求相當巨大;另一方面,動力鋰電池面臨著補貼退坡、“白名單”取消、安全事故頻發等一系列挑戰,動力電池產業鏈急需形成更加緊密的合作.

為深入實施創新驅動發展戰略,加快推動鋰電池產業高質量發展,動力電池行業產學研相關機構共同推出全球首部疊片電池應用白皮書——《中國車規級動力高速疊片電池發展白皮書》.

該白皮書全面梳理了全球鋰電池的生產工藝發展現狀,從鋰離子電池生產設備發展、卷繞與疊片的工藝差異及品質控制、疊時代工藝及設備的發展路徑、疊時代電池的性能優勢及安全性提升等幾個部分介紹了高速疊片工藝的最新進展和未來趨勢.

在當前的產業背景下,這部白皮書的發布,一方面通過縱向回顧鋰電池技術的演進,向行業指明疊時代是動力電池工藝革新的必由之路;另一方面,通過橫向對比疊片工藝和卷繞工藝的差異,提出了車規級電池需要滿足的安全、續航、壽命、尺寸、容量、價格等條件,從而為電池產業鏈上的各方制造工藝創新提供了明確的標準指導.

在疊片工藝白皮書中,我們讀到了什么?

近年來,在動力電池行業陸續有儲能白皮書、動力電池白皮書等發布,這一次的高速疊片工藝白皮書有什么不同,疊片工藝的技術進步如今又走到了哪一步?

在這份《中國車規級動力高速疊片電池發展白皮書》中,我們能看到以下幾個不同點.

1、鋰離子電池發展三階段的劃分

白皮書中花費了不小的篇幅,全面梳理了鋰電池從3C級應用的1.0時代、到普通動力應用的2.0時代,再到現在車規級動力應用的3.0時代,與之相應的各階段電芯的形態變化及主流廠商的制造工藝.

前兩個階段以卷繞工藝為主,在電池3.0時代,新能源汽車電池包設計正在向著長度更長的方向發展,高度方向則統一在了100mm左右.因此,疊片工藝生產的電芯將得到廣泛應用.

2、卷繞與疊片的工藝差異與品質控制

方形疊片電池與卷繞電池最大的流程差異在分切工序、模切工序和極組成型三大工序,其他工序的加工方法均相同,最大的差異在于極組成型方式的不同.

首先,卷繞工藝正負極片是連續的,疊片工藝正負極片是片狀;其次,卷繞工藝在檢測到極片上的mark孔時,在mark孔位置進行裁斷,完成一個極組的卷繞,而疊片電芯是按照正負極片的設定數量進行疊片,數量達到設定值時完成一個電芯的疊片;最后,成型的極組在形態上存在差異,卷繞工藝的極組,在層數相同的情況下,極耳的數量比疊片電池多一倍.在品質控制方面,疊片電芯的毛刺及粉塵控制要求更高.

3、疊時代工藝及設備的發展及性能優勢

白皮書中介紹了目前疊片設備有三種方向:①高速疊片設備路線;②切疊一體機;③熱覆合高速疊片設備.第一種技術靈活性與可行性高,正處于開發階段;第二種由于模切機與疊片機效率匹配上還存在差異,目前還未成熟應用;第三種因為熱復合疊片工藝專利保護,限制了行業內的推廣與應用.

蜂巢能源采用方形鋁殼疊片工藝,設備技術選擇行業領先的高速疊片路線,并聘請了國內外資深疊片設備與工藝專家,實現了高速疊片領域的技術成果.疊時代電池不僅擁有更高的能量密度和更穩定的內部結構,還擁有更高的安全性和更長的循環壽命.

為安全而來,刷新車規級動力電池標準

據不完全統計,2019年4月以來,已經發生至少6起新能源汽車著火事件.雖然起火原因各不相同,有的正在充電,有的正在接受維修,有的處于靜置狀態下發生自燃……接二連三的事故,既引發了人們對電動汽車安全性的擔憂,也對行業發展造成了不良影響.

對此,全國政協副主席、中國科協主席萬鋼指出:“面對各種新的安全問題疊加,要制定新的技術標準和安全標準,尤其是要建立全系統的解決方案.同時,進一步提升產品質量,在動力電池的設計、制造、裝配等環節提升一致性與可靠性.”

《中國車規級動力高速疊片電池發展白皮書》的發布,正是針對如何構建安全可靠的車規級動力電池給出了解決方案,提出了從技術路徑選擇上來確保安全的動力鋰電池標準.從這次白皮書的聯合發布中,我們看到了產學研多方聯合發聲呼吁.

此次大會集結了中汽協副秘書長許艷華、中汽協常務副會長兼秘書長付炳鋒、SAEInternational代表BillyXu、中國科學院院士楊裕生、中國化學與物理電源行業協會秘書長劉彥龍、中國動力電池創新聯盟副秘書長&中國電動汽車充電基礎設施充電聯盟副秘書長王子冬、真鋰研究創始人墨珂、清華大學安全與節能國家重點實驗室主任盧蘭光教授、中國新能源材料技術研究院院長王慶生教授等多位行業專家,共謀全球電動汽車安全品質提升.

作為電動汽車核芯部件的動力電池,不僅關系到主機廠電動汽車產品的競爭力,更與消費者的駕車出行安全息息相關.對此,中國工程院院士楊裕生在會上強調:“要用成熟安全的電池,發展安全節能減排的電動汽車.”

對于下一代車規級動力電池,清華大學安全與節能國家重點實驗室主任盧蘭光直言:“卷繞工藝優點是生產效率高,層間箍緊力可控,但是由于存在曲率半徑,特別是卷芯的內部中心曲率半徑小,導致N/P小,充放電受力不均勻,形變不一致,容易析鋰等問題.而疊片工藝正相反,各個部分受力均勻,不易變形.疊片更加適合形變大的電極材料,有利于保證充放電循環中形變一致,避免析鋰等問題.”

動力電池安全并不只是說說而已,全球首部疊片工藝應用白皮書在首屆中國國際電動汽車安全技術創新大會上發布,標志著我國企業在動力鋰電池系統解決方案的安全方面走出了第一步,讓世界意識到高速疊片的安全可靠,提升對方形疊片電池的信任,進而推動行業在更加穩定的“疊時代”大步向前.

據了解,CATL、松下、三星SDI、孚能科技、萬向A123、微宏動力等鋰電池行業新舊勢力都有在2022年之后導入疊片工藝的計劃.而動力電池新勢力蜂巢能源已于今年4月10日率先發布了首款車規級方形疊片電池,領先全球主流廠商3年進入“疊時代.”電池百人會-電池網